Строение почвы. Клуб почемучек :: Это интересно!

Мы с Катей собрали на прогулке материалы, провели наблюдения и эксперименты и нашли ответ на этот вопрос.

Но ответ на вопрос неразрывно связан с еще одной темой — строение почвы.Поэтому мы продолжили занятия дальше и я решила показать и рассказать Кате, как устроена почва…

Так получилось еще одно экспериментальное занятие для детей на тему строение почвы по географии, которое вы читаете сейчас.

Тем более, что все необходимое у нас уже было приготовлено для урока про лужи.
На улице для опытов мы собрали образцы разных почв каждую в свой кулечек: мелкие камешки (у нас это был мелкий гравий), песок, глинистую землю (там где мы живем, вся земля имеет красноватый оттенок и после дождя очень скользкая и липкая — по этим признакам легко понять, что в ней очень большое количество глины), а хорошую черную землю я взяла из ненужного цветочного горшка дома. Еще на улице я сковырнула самый верхний слой почвы — с травинками, опавшими листьями и веточками.

Вернувшись домой, мы с Катей посмотрели фотографию оврага, сделанную нами летом во время отдыха в поселке Верхнезаморское. Местная учительница рассказала нам об этом месте, и посоветовала обязательно сходить и посмотреть — там есть прекрасный разрез почвы, где можно увидеть «воочию» все ее строение. Сделанные там фотографии очень помогли нам сейчас. Мы снова рассмотрели почвенные горизонты (так называются слои земли разного цвета, видимые на разрезе).

На фото мы видим разрез почвы Керченской степи (это, мне кажется, называется темно-каштановые солонцеватые почвы на майкопских глинах, но я не уверенна на 100%). На нем слой гумуса совсем небольшой.

Верхний слой почвы (1) — самый темный. Он состоит из отмерших остатков растений и животных. Это самый плодородный слой. Называется он перегнойным или гумусом. Образуется он очень медленно — 1 см за 300 лет!

Дожди смывают этот гумус в глубину, в более бледный по окраске слой (2) — слой вымывания. Там перегной смешивается с песком и глиной. Еще ниже совсем бледный слой (3), в котором практически нет перегноя, а много минеральных частиц, образующихся из за разрушения горной породы — горизонт вмывания или подпочва. А еще ниже находится материнская порода (4).

Теперь мы сделаем свою модель строения почвы прямо в стакане!
Катя стала насыпать нужные материалы слоями: в самый низ — гравий, изображающий материнскую породу. Потом перемешанный с землей песок — подпочву. Потом глинистую землю — слой вымывания. Потом хорошую землю для растений — гумус. А сверху мы положили кусочек дерна, принесенный с улицы — со всеми листиками и травинками.

Получился слоистый коктейль 🙂

А потом Кате захотелось посадить оставшиеся ненужными маленькие травинки. И почему-то обязательно в песок. Это навело меня на мысль поставить еще один опыт, объясняющий плодородие почв. Почему в пустыне растений почти нет, а в нашем лесу их много?
Я предложила Кате посадить одни травки в песок, а другие — в землю. И посмотреть, какие из них будут расти лучше.
Вот так растения выглядят сейчас.
А через неделю мы сравним их и посмотрим, что получится 🙂
P.S. Результаты этого нашего опыта я описала здесь.

Экспериментально выясняем плодородность почв

Другие наши опыты и эксперименты: Почему сосульки всегда растут вниз, Что такое невесомость и как ее почувствовать в домашних условиях, На каком хлебе плесень растет быстрее,  Влияние почвы на рост растений, Почему образуются лужи, Играем в детектива — отпечатки пальцев, Почему люди не выпадают из качелей, Солнечные часы,  Водяные часы — клепсидра, Добыча и выплавка металлов, химические опыты, «Луна»,  Ракета на водяном двигателе,  Наблюдаем в микроскоп, Как самим сделать мультфильм.

Строение и состав почв — урок. География, 6 класс.

Любая почва, вне зависимости от места её расположения, включает несколько слоёв и имеет весьма сложный химический состав. В состав почв входят минеральные вещества, гумус, вода, воздух и микроорганизмы.

 

Минеральные вещества состоят из песчаных и глинистых частиц. В зависимости от их содержания выделяют почвы по механическому составу: песчаные, глинистые, супесчаные и суглинистые. Глинистые почвы хорошо задерживают воду и богаты питательными веществами, песчаные — наоборот.

 

Гумус — это органическая часть почвы. Он образуется в результате преобразования микроорганизмами органических остатков, которые попали в почву после отмирания растений. Гумус можно определить по тёмному цвету. В нём содержатся питательные вещества для растений (калий, азот, фосфор).

 

Толщина слоя почвы может колебаться от \(2\)–\(3\) сантиметров до \(2\) метров. Самый толстый слой почвы характерен для степей, самый тонкий — для пустынь, гор, приполярных районов.

 

Почвы состоят из нескольких почвенных горизонтов (слоёв). Эти слои различаются по строению, составу, цвету и происходящим в них процессам. Все вместе они образуют почвенный профиль.

 

Рис. \(1\). Схема строения почвенного профиля

 

На самом верху залегает подстилка, или дернина, состоящая из свежеопавших листьев или разлагающихся растительных остатков.

 

Самый верхний горизонт — гумусовый (перегнойно-аккумулятивный). Здесь происходит накопление перегноя. Горизонт пронизан корнями растений и содержит много микроорганизмов и насекомых.

 

Горизонт вымывания беден перегноем, так как растворимые вещества выносятся из него водой и накапливаются в следующем слое, горизонте накопления. Горизонт накопления более тёмного цвета, влажный и плотный.

 

Материнская порода — самый нижний горизонт почвы, на котором происходят основные почвообразовательные процессы.

Источники:

Рис. 1. Схема строения почвенного профиля Автор: US Department of Agriculture — https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/main/soils/edu/, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1343062. В изображение внесены изменения

Кавказский государственный природный биосферный заповедник имени Х.Г.Шапошникова

В строении почвенного покрова на территории Кавказского заповедника отчетливо прослеживается вертикальная зональность, в целом соответствующая высотной поясности.

Почвы лесного пояса представлены бурыми лесными почвами, которые занимают более половины территории заповедника (161724,58 га). Распространены они и на сотнях тысяч гектаров прилегающих районов. Выделены следующие их подтипы: 1) кислые; 2) слабоненасыщенные; 3) типичные; 4) остаточно-карбонатные выщелоченные; 5) глееватые.

В горной лесной части Кавказского заповедника наиболее широко распространены горно-лесные бурые типичные или слабоненасыщенные почвы. Они характеризуются малой мощностью перегнойно-аккумулятивного горизонта, от серо-коричневых до черно-бурых тонов, преимущественно с мелкозернисто-порошистой структурой, рыхлым слоем, хорошо выраженным переходом в иллювиальный горизонт. Последний — бурой окраски, мелкозернисто-комковатой структуры, слабоуплотненного сложения. Рассматриваемым почвам свойственна щебнистость, увеличивающаяся сверху вниз по почвенному профилю. Наиболее распространенной почвообразующей породой является шиферный сланец с фрагментами песчаника. По мере подъема вверх по склону мощность почв становится меньше, что наряду с условиями увлажнения и температурным режимом является ограничивающим фактором лесорастительных условий.

В отрицательных формах рельефа, на нижних частях склонов, речных террасах за счет подтока вод с вышерасположенных склонов, грунтовых вод и атмосферных осадков создаются полугидроморфные условия, т.е. периодически избыточного переувлажнения. Здесь формируются горно-лесные бурые глееватые почвы. В отличие от слабоненасыщенных почв, они характеризуются более тяжелым гранулометрическим составом, сизоватыми и бурыми пятнами в иллювиальном горизонте, указывающими на почвообразование в анаэробных условиях (процесс глееобразования). Рассматриваемые почвы характеризуются среднесуглинистым и тяжелосуглинистым, в местах с избыточным увлажнением глинистым гранулометрическим составом. В них преобладают песчаная и пылеватая фракции. С глубиной количество физической глины и ила возрастает.

В соответствии с общепринятыми градациями (Гришина, Орлов, 1978), характерной чертой рассматриваемых горно-лесных бурых почв является очень высокое количество гумуса с резко убывающим его содержанием при переходе из верхней в нижнюю часть перегнойно-аккумулятивного горизонта. Такая же тенденция наблюдается и в отношении поглощенного кальция. Количество поглощенных оснований в почвах с глубиной убывает. Наибольшая гидролитическая кислотность чаще приурочена к средней части полуметрового слоя почв. Степень насыщенности поглощенными основаниями сокращается сверху вниз по почвенному профилю. В том же направлении возрастает величина активной кислотности. Обменная кислотность почв в основном обусловлена обменным алюминием. Ее величина сверху вниз по профилю согласуется с активной кислотностью. Более высокое значение гидролитической, активной кислотности, содержания органического вещества свойственны почвам букняков, чем пихтарников. Следовательно, каждая из основных реликтовых древесных пород (бук и пихта) оказывает определенное воздействие на ряд свойств почв и в конечном счете направление почвообразования.

Наибольшей гидролитической кислотностью и наименьшей величиной поглощенных оснований, степени насыщенности ими поглощающего комплекса характеризуются полугидроморфные почвы. Здесь помимо влияния конкретной древесной породы, накладывается и влияние условий увлажнения.

Почвы верхней границы леса, которая в Кавказском заповеднике проходит в пределах 1800-2200 м над уровнем моря и представлена преимущественно березовым и буковым криволесьем, кленовым редколесьем, рододендроном с обильным травяным покровом представлены переходными типами между горно-луговыми субальпийскими и горно-лесными бурыми, их площадь в Кавказском заповеднике составляет 4964,87 га. На их генезис и свойства существенное влияния оказывает как травянистая, так и древесно-кустарниковая растительность. Поэтому такие почвы большинство исследователей относит к лугово-лесным.

В разреженных буковых криволесьях лесная подстилка небольшой мощности (1-2 см), довольно быстро разлагается и сплошного покрова не образует. Почвы большей частью маломощны: глубина А1+В составляет в среднем 32 см, у среднемощных вариантов – 47 см. Гумусовый горизонт А1 хорошо выражен, темноокрашенный (темно-серый с коричневым оттенком), мелкозернистый, имеет ясный переход в иллювиальный горизонт бурого цвета, комковато-зернистой структуры. Далее профиль слабо дифференцирован.

В большинстве случаев горно-лугово-лесные почвы криволесий суглинистого гранулометрического состава. В них преобладает песчанистая фракция, в тяжелосуглинистых — пылеватая, а в глинистых — пылеватая и иловая.

Для этих почв характерно высокое содержание органического вещества, особенно в горизонте А1. Это объясняется обогащением поверхности почвы большим количеством органического вещества, поступающего с растительным опадом. Высокая гумусированность сохраняется до самых нижних горизонтов (1.48-5,42%). При переходе из перегнойно-аккумулятивного в иллювиальный горизонт происходит резкое уменьшение содержания гумуса и азота. Такое же явление наблюдается и в отношении фосфора и калия. Самая низкая величина валового гумуса, отношения С:N, подвижного фосфора и наибольшая – азота свойственны почвам кленовников. Отличительная особенность рассматриваемых почв – очень низкая обогащенность органического вещества азотом, о чем свидетельствует довольно широкое отношение С:N, наименьшая величина гумуса и наибольшая насыщенность им азота у почв кленовников. Горно-лугово-лесные почвы, по сравнению с горно-луговыми, более обеспечены подвижными фосфором и калием. Это обусловлено тем, что у горно-лугово-лесных почв выше величина массы растительности и ее метаболитов, активнее идет круговорот веществ и почвообразование.

Почвы криволесий характеризуются невысоким содержанием поглощенных оснований. Под березняками и кленовниками большая часть их приходится на кальций, а под букняками — на магний (за исключением горизонта АоА1). При переходе из верхней части перегнойно-аккумулятивного горизонта в нижнюю и в иллювиальный слой происходит резкое падение содержания поглощенных оснований (наименьший скачок в почвах кленовников). Рассматриваемым почвам свойственна высокая гидролитическая кислотность. С глубиной ее величина обычно понижается. Перегнойно-аккумулятивный горизонт этих почв характеризуется сравнительно невысоким количеством обменного алюминия и значительным увеличением его при переходе в иллювиальный горизонт, где на его долю приходится более 95% обменной кислотности (в кленовнике 64-81%). Реакция среди этих почв от слабокислой до кислой. Лесная подстилка обычно имеет менее кислую среду благодаря выщелачиванию из нее «кислых» продуктов.

Почвы высокогорных лугов на территории заповедника расположены в альпийском (2200-3000 м н.у.м.) и субальпийском (1800-2200 м н.у.м.) поясах. Эти почвы получили преимущественное развитие в центральной и восточной части заповедника. Меньше всего они встречаются в западном районе. Здесь они приурочены в основном к Армянскому хребту, горной цепи с вершинами Чихашка, Кут, Малая Чура и Большая Чура. В центральной части заповедника горно-луговые почвы сформированы по хребтам Тыбга, Джемарук, Пшекиш, Ассара, Аспидный, Дзитаку, Ацетука. В восточной части эти почвы расположены в районе хребтов Скирда, Магишо, Ачипста, Юха. Площадь высокогорных почв Кавказского заповедника составляет 70384,34 га.

Горно-луговые субальпийские почвы формируются между альпийским и лесным поясами (1800-2200 м н.у.м.). Они разделены на следующие подтипы: типичные (дерновые), торфянисто–глееватые, остаточно-карбонатные выщелоченные.

Остаточно-карбонатным выщелоченным субальпийским почвам в отличие от дерновых свойственны большая насыщенность поглощенными основаниями и меньшая активная кислотность, особенно в нижней части иллювиального горизонта, так как они формируются на кристаллических известняках (для остальных подтипов почвообразующей породой являются сланцы), характеризуются большей насыщенностью поглощенными основаниями и меньшей активной кислотностью, особенно в нижней части иллювиального горизонта, так как они формируются на кристаллических известняках (для остальных подтипов почвообразующей породой являются сланцы, песчаники, кристаллические породы). В морфологическом отношении они очень схожи с дерновыми почвами, особенно в районе массива Фишт-Оштен. В районе Трю-Ятыргварта, где почвообразующей породой являются кристаллические известняки розового цвета, почвенный профиль таких почв приобретает красноватый оттенок.

Торфянисто-глееватые почвы гидроморфные, приурочены к отрицательным формам рельефа с избыточным увлажнением. Слой торфа у этих почв может достигать 50-60 см.

Остаточно-карбонатные почвы субальпийского пояса сформированных на кристаллических известняках, в отличие от горно-луговых субальпийских почв на силикатных почвообразующих породах (аспидный сланец), имеют несколько большую мощность профиля. Эти почвы приурочены в западной части заповедника: горный массив Фишт-Оштен с прилегающим к нему плато Лагонаки и в восточном отделе заповедника: плато Скирда. Небольшими фрагментами они встречаются на выходах мрамора в верховье реки Холодной.

По гранулометрическому составу исследуемые почвы относятся к легко- и среднесуглинистым, встречаются так же тяжелосуглинистые разновидности. Преобладающими фракциями являются песчаная (0,25-0,05 мм) и крупнопылеватая (0,05-0,01 мм), причем увеличение по профилю фракции крупного песка полностью повторяет закономерности распространения степени щебнистости. При переходе из перегнойно-аккумулятивного горизонта в иллювиальный слой ясно прослеживается накопление физической глины и ила, что может быть объяснено внутрипочвенным выветриванием и переносом этих частиц промывными водами. В гранулометрическом составе субальпийских горно-луговых почв, прежде всего, отмечается высокая обогащенность толщи илистыми дисперсными частицами.

Все рассматриваемые почвы характеризуются хорошей структурностью. Плотность и плотность твердой фазы почвы зависят, прежде всего, от минералогического, гранулометрического состава и количества органического вещества. В перегнойно-аккумулятивном горизонте исследуемых почв наблюдается наименьшая величина их, которая колеблется в значительных пределах. Это обусловлено в основном наличием большого количества корней растений и органического вещества в мелкоземе.

Горно-луговые почвы характеризуются высоким содержанием органического вещества. Наибольшее количество гумуса характерно для верхнего горизонта (18,3-23,4%). По данным запасов гумуса по всему профилю содержится 289,7-390,9 т/га, из них 110,0-161,1 т/га сосредоточены в толще гумусового горизонта. Для этих почв характерно так же довольно резкое уменьшение гумуса, начиная с горизонта В1 и достаточно глубокое распространение гумуса в нижние горизонты (2-3%).

Аналогичным образом изменяется содержание и распределение азота, однако оно изменяется более плавно по профилю почв. У всех почв наблюдается общая тенденция уменьшения отношения C:N с глубиной.

В верхних горизонтах горно-луговых субальпийских почв тип гумуса гуматно-фульватный. Вниз по профилю отношение Сгк:Сфк сужается, в горизонте ВС тип гумуса фульватный. Вниз по профилю доля гуминовых кислот уменьшается, доля фульвокислот увеличивается.

Содержание поглощенных катионов Ca2+ и Mg2+ в субальпийских дерновых почвах высокое, особенно в верхних гумусовых горизонтах. В почвах на аспидных сланцах оно достигает 10-11 м-экв., а в почвах на элювии карбонатных пород – до 25-30 м-экв. на 100 г почвы и более. Книзу по профилю почв содержание поглощенных катионов уменьшается. В почвах на элювии карбонатных пород это уменьшение происходит постепенно и на некоторой глубине сменяется увеличением. Высокое содержание поглощенных оснований в верхней части гумусового горизонта объясняется, главным образом тем, что с глубиной интенсивность биологической аккумуляции и емкость поглощения уменьшается.

Типичные субальпийские дерновые почвы на некарбонатных породах, имея небольшое количество поглощенных оснований и большую величину гидролитической кислотности, обусловливают ненасыщенность почв основанием. Этим почвам свойственна кислая реакция среды (рН 4,4-4,8), что типично для горно-луговых почв, развивающихся на силикатных почвообразующих породах.

У почв на элювии карбонатных пород с высокой обменной способностью и сравнительно незначительной гидролитической кислотностью, степень насыщенности основаниями достигает 80-90%. В составе поглощенного комплекса нет или же содержится в весьма малых количествах водород и алюминий, что является одним из отличительных свойств почв на карбонатных породах. Реакция водной суспензии слабокислая (рН 5,8-6,0). Величина рН мало изменяется по профилю почв.

Валовой химический состав изученных почв тесно связан с почвообразующими породами. Почвы на известняках отличаются от почв на аспидных сланцах меньшим содержанием SiO2 и более высоким содержанием CaO (силикатов) и MgO. Анализируя распределение содержания окислов по профилю в пределах минеральной толщи исследуемых почв, следует отметить следующие закономерности. Все они содержат SiO2 в верхних горизонтах больше, чем в нижележащих. В перегнойно-аккумулятивном горизонте наблюдается биогенное накопление кальция и частично фосфора. Молекулярные отношения SiO2/R2O3 в верхних горизонтах шире, чем в нижних. Судя по более резким колебаниям по профилю SiO2/Fe2O3 по сравнению с SiO2/AI2O3 дифференциация происходит за счет частичной миграции железа по профилю.

Под альпийскими лугами формируются своеобразные бурые горно-луговые альпийские почвы. Нижняя граница этих почв проходит на высоте около 2200 м н.у.м. Однако, эта отметка не может являться абсолютной, так как наблюдаются значительные отклонения от этой высоты. По северным склонам нижняя граница распространения этих почв опускается, а по склонам южных экспозиций наблюдается ее повышение. Здесь выделяются следующие подтипы: неполноразвитые (недоразвитые, примитивные), типичные (дерновые), остаточно-карбонатные выщелоченные.

Неполноразвитые или примитивные почвы приурочены к гребням, осыпям, скалистым местам и формируются на элювии осадочных (сланцы, песчаники) или магматических (кристаллические и метаморфические) пород. Перегнойно-аккумулятивный горизонт сформирован непосредственно на почвообразующей породе, и почвенный профиль имеет строениеА1 – Д.

Мощность профиля горно-луговых альпийских почв четко отражает условия формирования этих почв в экстремальных климатических условиях высокогорья и склоновых процессов. Маломощные варианты имеют мощность почвенной толщи в среднем 27 см, а среднемощные – 35 см.

В своем развитии эти почвы взаимосвязаны с альпийской растительностью. Почвы характеризуются очень слабой степенью минерализации растительных остатков, что ведет к образованию на поверхности почв сухоторфянистого горизонта мощностью 1-2 см, который хорошо предохраняет почву от эрозии. В местах, где травянистый покров не сплошной, на поверхности почвы наблюдается выходы подстилающей породы.

Горно-луговые альпийские дерново-карбонатные выщелоченные почвы приурочены к выходам на дневную поверхность известняков, главным образом, в районе пастбища Лагонаки, Ачешбока и хребта Скирда. В отличие от остальных горно-луговых альпийских почв этот почвенный вариант имеет более темную окраску гумусового горизонта, охристо-буроватый оттенок горизонта В и наиболее темный, красновато-бурый оттенок горизонта ВС.

В гранулометрическом составе данных почв наблюдается преобладание легкосуглинистых и суглинистых разновидностей. Встречаются так же супесчаные разности. При этом суглинистые почвы приурочены к кристаллическим известнякам, тогда как супесчаные и песчаные к песчаникам и сланцам. У почв на аспидных сланцах отмечается увеличение частиц меньше 0,001 мм в горизонте Аd. Это увеличение, вероятно, происходит за счет интенсивного выветривания сланцев в верхнем горизонте и за счет приноса илистой фракции стекающими водами по склону.

Горно-луговые альпийские почвы характеризуются наименьшими величинами плотности твердой фазы и плотности почв, которые, как правило, с глубиной увеличиваются. По сравнению с субальпийскими почвами в альпийском поясе при переходе в иллювиальный горизонт резко возрастает плотность почвы и сокращается общая порозность.

Рассматриваемые почвы относятся к высокогумусным. Содержание гумуса в горизонте Аd около 20-25%. Данный гумус имеет грубодисперсный характер, то есть в верхних горизонтах основную его часть составляют полуразложенные растительные остатки наземной и корневой растительной массы. В соответствии с содержанием гумуса находится и количество азота. Общий запас органического вещества по всему профилю составляет 232,9-260,9 т/га, из них 43,5-76,0 т/га сосредоточены в толще дернового горизонта.

Поглощенные основания представлены исключительно катионами кальция и магния. При этом первые составляют более 70-75% от суммы. Наиболее насыщенными поглощенным кальцием являются дерново-карбонатные выщелоченные альпийские почвы. В гумусовом горизонте его количество составляет 18,0-23,6 м-экв/100 г почвы. При этом вниз по профилю их количество падает, а при подходе к материнской породе возрастает. Для остальных почв уменьшение поглощенных оснований по профилю отчетливо отражает общий характер распределения гумуса по вертикали.

У этих почв высокая гидролитическая кислотность, достигающая 21,0 м-экв/100 г почвы. Она обусловлена в основном обменным алюминием. Гидролитическая кислотность обычно с глубиной падает, увеличиваясь иногда в иллювиальном горизонте.

В соответствии с распределением кальция и гидролитической кислотности находится степень насыщенности поглощенными основаниями. У дерново-карбонатных выщелоченных почв, в связи с высокой обменной способностью и сравнительно незначительной гидролитической кислотностью, степень насыщенности основаниями достигает 60-70%. Тогда как почвы на аспидных сланцах, как правило, ненасыщенны ими.

Почвы альпийского пояса имеют кислую, слабокислую и близкую к нейтральной активную кислотность. На ее величину оказывает заметное влияние почвообразующая порода, растительность, промывной тип водного режима.

При рассмотрении валового состава отмечается четкий сиалитный характер почв. По профилю почв отмечается равномерное распределение кремнекислоты и полуторных окислов с некоторым накоплением их в иллювиальном горизонте. В связи с этим наблюдается сравнительно равномерное распределение молекулярных отношений SiO2:R2O3 по профилям.

Таким образом, горно-луговые почвы, сформированные под альпийскими лугами, характеризуются хорошо развитой дерниной, малой мощностью, большим содержанием гумуса в верхнем горизонте и резким его уменьшением с глубиной. В сильно увлажненных местах отмечается оторфование горизонта Аd.

Почвы

Почва — тонкий поверхностный слой земной коры, обладающий естественным плодородием. К главным почвообразующим факторам относятся:

а) Климат. Он влияет на ход выветривания горных пород, с которого и начинается процесс формирования почв.Влажный и теплый климат способствует выветриванию,а сухой и холодный его ослабляет.

б) Рельеф. Он может благоприятствовать или препятствовать образованию почв. Продукты выветривания на крутых склонах не удерживаются и смещаются вниз. На равнинах же они, наоборот, накапливаются.

в) Растительный покров и животный мир. Они влияют на состав почвы, на ее структуру.

г)  Материнская порода. От ее состава и структуры зависят физические свойства почв и первоначальное содержание химических элементов.

Выветривание начинает образование почв. Благодаря ему происходит разрушение и измельчение горных пород, и эти массы слагают нижние слои почв. Рыхлая масса горных пород прогревается и увлажняется. Это создает благоприятные условия для поселения здесь и размножения различных микроорганизмов — водорослей, грибов, бактерий. В результате их жизнедеятельности на поверхности обломков горных пород образуется тончайшая пленка органического вещества, на которой затем поселяются низшие растения — мхи и лишайники. Эти растения и существовавшие ранее микроорганизмы в процессе жизнедеятельности выделяют кислоту, которая способна растворить самые твердые породы. Благодаря жизнедеятельности мхов и лишайников слой органического вещества увеличиваются. Им в этом процессе помогают микроорганизмы. Они перерабатывают поступающие в почву органические остатки растений и животных. Благодаря этому постепенно образуется слой гумуса — перегноя черного цвета. Гумус играет большую роль в плодородии почв, так как содержит основные элементы, необходимые для питания растений.

Почва состоит из горизонтов — слоев, формирующихся в результате расчленения почв в процессе их образования. Каждый почвенный горизонт примерно однороден по структуре, окраске, механическому, минералогическому и химическому составу, физическим свойствам. Мощность почвенных горизонтов может быть от нескольких см до десятков см. При описании они обозначаются буквами латинского алфавита. Сверху вниз выделяют следующие горизонты:

A1 — горизонт перегноя (гумусовый), образуется при накоплении остатков растений и животных и преобразовании их в гумус. Окраска горизонта темная.

А2 — горизонт вымывания. Имеет светлую окраску. Он беден питательными веществами, поэтому почвы, в которых этот горизонт развит, характеризуются низким плодородием.

В — горизонт вмывания; плотный, содержит глинистые частицы. Окраска его зависит от примесей: коричневато-черная — от примеси гумуса; бурая — от содержаний железа и алюминия; мучнисто-белая — от соединений кальция.

С — переход к материнской горной породе.

На обрабатываемых для сельскохозяйственного производства землях может возникать еще один почвенный горизонт — А— пахотный горизонт.

Совокупность почвенных горизонтов называется почвенным профилем. Почвенный профиль — вертикальный разрез почвы от ее поверхности до материнской породы, где ясно прослеживаются сформировавшиеся в почвообразовательном процессе взаимосвязанные почвенные горизонты. Слоистая структура почвенного профиля возникает в результате перемещений продуктов органического и неорганического происхождения. Мощность почвенного профиля — от нескольких сантиметров в горах, десятков сантиметров в полярных и пустынных областях и до 2-3 м во влажных лесах и тропических зонах.

Соотношение твердых минеральных частиц различного размера, составляющих почву, называется механическим составом почвы. Основную массу почвы составляет мелкозем — почвенные частицы меньше 1 мм. По сочетанию песчаных и глинистых частиц почвы делятся на глинистые, суглинистые, супесчаные и песчаные. Важную роль играют минеральные соли, содержащие азот, фосфор, серу, хлор, кальций, калий, магний и т.д. Особая роль в почве у гумуса — органической его части. Чем его больше, тем почвы темнее и плодороднее (например, чернозем). Кроме минеральных и органических веществ в почве есть почвенная вода или раствор, содержащий газы, минеральные и органические вещества. Есть в почве и газовая часть — почвенный воздух, заполняющий не занятые водой поры и пустоты; много углекислого и других газов, образующихся при разложении органического вещества. В результате происходит газообмен: углекислый газ выделяется из почвы, а на его место проникает кислород из атмосферы. Самым важным компонентом почвы являются ее микроорганизмы.

Структура почвы — это ее способность распадаться на комочки различных размеров и форм. Хорошо разрыхленные корнями растений и различными животными-земле-роями почвы имеют комковатую или зернистую структуру. Такие почвы называются структурными. Верхний перегнойный слой их состоит из комочков диаметром до 10 мм. Они склеены гумусом и поэтому прочны. Структурные почвы очень плодородны. В порах их содержатся в достатке вода и воздух, которые необходимы для жизнедеятельности корней растений и почвенных бактерий. Почвы, состоящие из очень мелких, пылеватых частиц, относятся к бесструктурным. Впитывая воду, такие почвы превращаются в сплошную вязкую, липкую массу. Это препятствует проникновению воздуха и влаги и задерживает рост растений. Такие почвы неплодородны.

Почвы имеют самые тесные связи с остальными компонентами природного комплекса. Наиболее тесное взаимодействие устанавливается между почвами и растениями, которое проявляется в биологическом круговороте веществ между почвами и растениями. Однако человек в какой-то степени нарушает его: он собирает и увозит с полей урожай. Процесс «дыхания» почв свидетельствует об активном взаимодействии почв и атмосферы. Благодаря ему происходит постоянный обмен кислородом и углекислым газом. Тесно связаны почвы и с водами суши. Впитывая атмосферные осадки, почвы накапливают их и преобразовывают в почвенные и грунтовые воды.

Почвенный покров влияет на климат: пахотные черноземы, например, отражают всего 5-7% солнечной радиации. Остальное тепло накапливается в почве и оказывает отепляющее действие на климат.

Более 100 лет назад В.В.Докучаев установил, что размещение основных типов почв по поверхности Земли подчинено закону зональности. Это объясняется тем, что почва зависит от климата, рельефа, растительного и животного мира, внутренних вод, а все эти компоненты имеют широтную зональность. Это значит, что и почвы подчиняются этой закономерности. Смена типов почв происходит и в горах при подъеме по их склонам. Эту закономерность называют высотной поясностью. У нас принята система типов почв, разработанная основоположником почвоведения В.В.Докучаевым, в основе которой лежат не только признаки и свойства почв, но и особенности их происхождения. Главными типами почв являются:

№	Почвы	Количество от общей площади почв Земли
1.	тундрово-глеевые	4%
2.	буроземы	7%
3.	подзолистые — таежные	9%
4.	дерново-подзолистые серые лесные — смешанных и широколиственных лесов
5.	черноземные — степные	6%
6.	каштановые — степей и полупустынь	7%
7.	серо-бурые — полупустынные	17%
8.	сероземы — пустынные
9.	красноземы субтропиков	19%
10.	почвы пойм	4%
11.	почвы гор	16%
12.	другие	11%

В связи с ростом химизации (внесения удобрений, стимуляторов роста, химических средств защиты от вредителей, известкования и гипсования почв) применяется и комплекс мер по охране почв от загрязнения. Усилен санитарный контроль. Наряду с химическими средствами борьбы с вредителями полей все чаще используются биологические — разведение позвоночных и беспозвоночных, поедающих этих вредителей.

Охрана почв включает в себя и борьбу с их разрушением, с водной и ветровой эрозией, с засолением и заболачиванием, а также рекультивацию — восстановление земель, нарушенных хозяйственной деятельностью. При этом происходит засыпка карьеров, ликвидируются отвалы и восстанавливаются почвы.

Самый главный враг почвы — ветровая и водная эрозия. Она разрушает самый плодородный ее слой. Возникает эрозия почв в результате бессистемной эксплуатации земельных ресурсов. Эрозия почв бывает естественной и антропогенной (обусловленной деятельностью человека). Естественная эрозия почв протекает повсеместно, проявляется очень сильно и восстанавливается почвообразованием. Антропогенная эрозия возникает вследствие неправильной распашки почв, когда уничтожается дернина и обнажается легкоразмываемый горизонт перегноя. Он размывается весной талыми водами, когда почва еще не защищена всходами растений. В результате антропогенной эрозии почв образуются овраги и балки, которые наносят ущерб сельскому хозяйству не только потому, что уменьшаются пахотные земли, но и потому, что снижают уровень грунтовых вод. Происходит и оскудение поверхностных вод, а это неизбежно скажется на растительном покрове. Обеднение вод и растительности окажут иссушающее воздействие на климат, а это в свою очередь опять повлияет на почвы.

Наиболее эффективной борьбой с эрозией почв являются лесонасаждения, которые будут препятствовать расширению оврагов, поднимут грунтовые воды, будут способствовать снегозадержанию, задержанию дождевых и талых вод.

Описание почвенного профиля по морфологическим признакам.

Практические работы по исследованию и изучению образцов почвы

Описание почвенного образца по морфологическим признакам



Общая схема проведения описания почвы

Для облегчения проведения описаний используется стандартный бланк описания почвенного разреза, приведенный на следующей страничке.
Перед началом описания заполняют шапку бланка: дату, административное и местное положение разреза, его положение в рельефе (ровное место, склон холма или оврага и т.п.), тип окружающей растительности (название растительного сообщества, под которым изучается почва).
Желательно описать растительность поподробнее, особенно ту ее часть, которая определяет внешний облик сообщества (в лесу, например — древесно-кустарниковую).

Если почвенным разрезом вскрыта грунтовая вода, то измеряют глубину ее залегания (уровень грунтовых вод). Если воды нет — эту графу оставляют свободной или записывают сюда величину, известную по наличию скважин, колодцев, родников в непосредственной близости от разреза.

Графу «Название почвы» оставляют свободной и заполняют его в самом конце только в том случае, если национальная система классификации хорошо известна преподавателю, и он самостоятельно в состоянии определить тип изученной почвы (процедура определения почвы не входит в обязательную часть задания и может быть выполнена по желанию).

Далее приступают к описанию морфологических признаков вскрытой разрезом почвы.
К главным морфологическим признакам почвы, подлежащим описанию в полевых условиях, относят: строение почвы (выявление генетических горизонтов), мощность почвы и отдельных ее горизонтов, окраска, влажность, механический состав, структура, сложение, новообразования и включения.

Начинают с внимательного рассматривания свежезачищенной стенки и выявления генетических горизонтов (об их типологии см. ниже). На этой же стенке на одной трети ее ширины для большей наглядности ножом слегка прочерчивают границы горизонтов.

Для облегчения определения структуры почвы и новообразований, а также для определения плотности различных горизонтов на второй трети передней стенки производят ее «препарирование». Для этого широким ножом «ковыряют» почву, начиная с верхних горизонтов вниз шириной около 10 см.

Третью треть передней стенки оставляют нетронутой, т.е. свежезачищенной.

Перед началом описаний (можно и в конце) для целей оформления итоговых результатов желательно сделать цветные фотографии разреза: общий вид и вид передней стенки в полную длину по вертикали (если разрез глубокий — делают несколько последовательных снимков сверху вниз).
Далее начинают заполнять таблицу бланка, в которую помещают сведения об описываемых горизонтах почвы.

В левой колонке таблицы чертят схему почвенного профиля, т.е. наносят границы горизонтов. Не обязательно делать это в масштабе, т.к. некоторые горизонты могут быть очень тонкими и не будут видны на схеме, а некоторые — наоборот, очень широкими и не уместятся на рисунке.
В средней колонке таблицы, напротив каждого из обозначенных горизонтов приводят их индексы и мощность, а в самой правой, широкой колонке — словесные описания морфологических признаков.

Словесные описания ведут для каждого горизонта в строку через точку с запятой в определенном порядке: цвет горизонта; влажность; механический состав; структура; сложение; новообразования; включения.
Завершают словесное описание горизонта указанием характера перехода и формы границы к нижележащему горизонту.

По завершении описания почвы (когда вся рукописная работа выполнена) из каждого горизонта берут мазки почвы и наносят их на схему почвенного профиля в соответствующее данному горизонту место на схеме.
Делается это следующим образом.
На ладонь берут небольшое количество почвы из данного горизонта, добавляют туда немного воды и тщательно растирают до вязкости жидкого теста. После этого «пачкают» палец и прикладывают его на схему, слегка втирая круговым движением. На схеме после этого должен остаться округлый отпечаток, густота которого уменьшается от центра к краям.

После окончания описания из разреза берут образцы для детального исследования в лаборатории, или почвенный монолит для коллекции (при необходимости).

Строение почвы (функциональные зоны и генетические горизонты)

На освещенной солнцем лицевой стенке почвенного разреза можно легко выделить почвенные горизонты, сменяющие друг друга в вертикальном направлении и отличающиеся по цвету, структуре, механическому составу, влажности и другим признакам.
Общий вид почвы со всеми почвенными горизонтами называется строением почвы.
Правильное выявление и описание генетических горизонтов возможно только в случае понимания исследователем сущности процессов почвообразования в различных частях исследуемого почвенного профиля. Для облегчения понимания строения почв приведем краткую характеристику функциональных особенностей различных, образующих почву горизонтов.

Почвенный профиль можно условно разделить на четыре функциональных зоны:

• аккумулятивную зону (зону накопления, горизонт А),
• элювиальную зону (зону вымывания, горизонт А2),
• иллювиальную зону (зону «вмывания», горизонт В)
• зону, незатронутую почвообразованием (горизонты С и D).

В первой зоне происходят процессы накопления органических остатков, их превращение в гумус и накопление гумуса.
Во второй зоне происходит разрушение органических и минеральных веществ и вымывание их в нижележащие слои почвы.
В третьей зоне происходит закономерное (слоями) накопление вымытых из второй зоны веществ.

Четвертая зона представляет собой не преобразованную почвообразовательным процессом минеральную основу почвы.
Таким образом, признаки слоев почвенного профиля определяются, с одной стороны, процессом накопления, трансформации и перемещения сверху вниз органических веществ, а с другой стороны — изначальным составом минеральной части почв и процессами, связанными с ее преобразованиями.

Существует много систем выделения почвенных горизонтов и их буквенных обозначений, однако общим является то, что все они обозначают процессы, протекающие в каждом из слоев почвы. Для облегчения восприятия принятой в России системы обозначения горизонтов мы рассмотрим их в соответствии с четырьмя выделенными выше функциональными зонами почвы.

В первой функциональной зоне почвы выделяются два слоя: верхний — органогенный слой (горизонты А0, Ад, Т, П), состоящий из органических остатков растений и животных, и нижний (горизонты А или А1) — состоящий из органических и минеральных веществ, причем органическое вещество представлено гумусом.
Верхний, органогенный слой почвы, в зависимости от условий почвообразования может быть представлен: в сухих условиях горизонтами А0 или Ад, а во влажных условиях — торфяным Т или перегнойным П.

Горизонт А0 — самая верхняя часть почвенного профиля, представляющая собой опад растений на различных стадиях разложения — от свежего до полностью разложившегося. В лесу — это лесная подстилка (образуется опавшей листвой, хвоей, ветками и т.п.), на лугах и в степях — степной войлок или дернина (Ад) — опавшие стебли и листья, а также живые и мертвые узлы кущения травянистых растений.

Горизонт Т — торфяной, образуется в очень влажных условиях (на болотах) и представляет собой слои торфа разной мощности, в котором различимы части образовавших его растений.
Горизонт П — перегнойный, образуется в менее влажных условиях и представляет собой сильно разложившиеся органические остатки, в которых части растений неразличимы (степень разложения более 50 %, а содержание органического вещества в этом горизонте — 30-70 %).

Нижний слой первой функциональной зоны почвенного профиля представлен либо горизонтом А — или гумусово-аккумулятивным (если процесс накопления гумуса в почве преобладает над процессами его разрушения и вымывания), либо горизонтом А1 — или гумусово-элювиальным (если наряду с накоплением гумуса выражен еще и процесс его разрушения и вымывания).
Горизонты А и А1 — наиболее темно окрашенные в почвенном профиле, их цвет варьирует от черного, бурого, коричневого до светло-серого, что обусловлено составом и количеством гумуса. Мощность этих горизонтов варьирует от нескольких сантиметров (в большинстве случаев) до 1,5 м и более (в некоторых типах почв).

Ко второй функциональной зоне почвы относится горизонт А2 – элювиальный (горизонт вымывания). Это горизонт, из которого в процессе почвообразования выносится ряд веществ в нижележащие горизонты или за пределы почвенного профиля. В результате этот горизонт обедняется глинистыми минералами, полуторными окислами и относительно обогащается кремнеземом.
Это сильно осветленный, бесструктурный или слоеватый рыхлый горизонт. В разных типах почв элювиальный горизонт имеет различное наименование (подзолистый — в подзолистых и дерново-подзолистых почвах, осолоделый — в солодях).

В третьей функциональной зоне почвенного профиля, как уже говорилось ранее, происходит послойное накопление вымытых из второй зоны веществ. Горизонты, входящие в эту часть почвы, обозначаются индексом В и называются иллювиальными. В них частично откладываются вещества, которые вымываются из почвенных горизонтов, расположенных выше, а иногда приносятся боковым током почвенно-грунтовых вод с повышенных элементов рельефа.

Горизонт В — это бурый, охристо-бурый, красновато-бурый, уплотненный и утяжеленный, хорошо оструктуренный горизонт, характеризующийся накоплением глины, окислов железа, алюминия и других коллоидных веществ за счет вмывания их из вышележащих слоев.
В почвах, где не наблюдается существенных перемещений веществ в почвенной толще, горизонт В является переходным слоем к почвообразующей породе и характеризуется постепенным ослаблением процессов аккумуляции гумуса и разложения первичных материалов.
Горизонт В может подразделяться на В1 — подгоризонт с преобладанием гумусовой окраски, В2 — подгоризонт более слабой и неравномерной гумусовой окраски и В3 — подгоризонт окончания гумусовых затеков.

В зависимости от мигрирующих по профилю продуктов почвообразования, иллювиальный горизонт может обогащаться различными соединениями — гумусом (Вh), илом (Вi), карбонатами (Вк), соединениями железа (Вfe) или иметь признаки оглеения (Bg).

Горизонт Вк — горизонт максимальной аккумуляции карбонатов, обычно располагается в средней или нижней части профиля и характеризуется видимыми вторичными выделениями карбонатов в виде налетов, прожилок, псевдомицелия, белоглазки, редких конкреций.

В некоторых почвах особое место в третьей функциональной зоне почвы занимает горизонт G — глеевый. Он образуется в почвах с постоянным избыточным увлажнением (в так называемых гидроморфных почвах), например на болотах. Вследствие недостатка кислорода, в почве происходят восстановительные процессы, что приводит к образованию закисных соединений железа и марганца, подвижных форм алюминия (глеевый процесс).
Характерные черты глеевого горизонта — сизая, серовато-голубая или грязно-зеленая окраска, слитость, вязкость.
Серой окраске глеевого горизонта обычно сопутствуют охристые пятна, образовавшиеся в результате попеременного проявления аэробных и анаэробных процессов в почве, а также черные и темно-бурые пятна из железомарганцевых соединений.

Если признаки глеевого процесса проявляются и в других горизонтах, то к их обозначению добавляют букву g, например А2g, Bg и т.д.
Четвертая функциональная зона почвенного профиля может быть представлена одним или несколькими горизонтами, в зависимости от однородности свойств минеральной основы почвы на разных глубинах.

Чаще всего выделяют два горизонта (сверху вниз) материнскую (С) и подстилающую породы (D).
Горизонт С представляет собой незатронутую или слабо затронутую почвообразовательными процессами породу.
Горизонт D выделяется в том случае, когда почвенные горизонты образовались на одной породе, а ниже нее расположена порода с другими свойствами.

Мощность почвы и отдельных ее горизонтов

Мощностью почвы называется ее вертикальная протяженность, т.е. толщина от ее поверхности вглубь до не измененной почвообразовательными процессами части материнской породы.

Определение мощности почвы начинается еще при копании почвенного разреза (условиями данного учебного задания предполагается раскапывание разреза до глубины залегания материнской породы и даже чуть глубже).
Для точного измерения мощности почвы и отдельных ее горизонтов к верхнему краю зачищенной передней стенки булавкой (гвоздем) прикрепляют сантиметровую ленту (рулетку с миллиметровыми делениями), с таким расчетом, чтобы нулевое деление точно совпало с поверхностью почвы.

В левую колонку бланка почвенного описания карандашом схематично наносят границы генетических горизонтов.
В среднюю колонку вписывают индекс, глубину залегания и мощность каждого горизонта. Так, отмечая тот или иной горизонт, в числителе указывают его верхнюю и нижнюю границы, а в знаменателе его мощность, например:
А0   0-20/20,      А1   20-25/5 и т.д. При такой записи видна не только глубина расположения горизонта, но и его мощность.

Далее приступают к описанию морфологических признаков каждого из горизонтов, а записи ведут в правой колонке таблицы бланка описания.



Окраска почвы

Окраска представляет собой наиболее существенный показатель принадлежности почвы к тому или иному типу и очень важна при их классификации. Окраска почв отражает их зональные особенности: каждой почвенно-климатической зоне присущи характерные цветовые оттенки почв. Так, почвы таежно-лесной зоны имеют светлые, серые и белесые тона, почвы лесостепной зоны — серые и темно-серые, лугово-степной (черноземной) — темно-серые и черные, почвы сухих и пустынных степей – каштановые и бурые тона и т.д.
Наиболее важными для окраски почв являются следующие три группы соединений:

• гумус (черный, темно-серые, серые цвета);
• соединения железа (красные, оранжевые, желтые цвета — окисное железо, сизые и голубоватые цвета — закисное железо);
• кремнекислота, углекислая известь и каолин (белые и белесые оттенки).

Почвы редко бывают окрашены в какой-либо один чистый цвет. Обычно окраска почв довольно сложная и состоит из нескольких цветов.
Для определения окраски одного отдельно взятого почвенного горизонта необходимо:
— установить преобладающий цвет;
— определить насыщенность этого цвета (темно-, светлоокрашенная);
— отметить оттенки основного цвета. Например — буровато светло-серый, коричневато-бурый, светлый серовато-палевый и т.п.

При описании цвета того или иного горизонта необходимо указывать и степень однородности окраски. Например, буровато-сизый, неоднородный, на сизом фоне бурые и ржавые пятна и примазки.
Описание цвета помогает полнее охарактеризовать почву и оценить ее в генетическом отношении.

Для унификации цветовой гаммы и определения химических свойств почв в России разработана цветовая схема («треугольник цветов»), отражающая основные и переходные цвета почв в зависимости от наличия трех вышеупомянутых групп химических соединений. Пользование данной схемой позволяет не только правильно определить цвет, но и составить приблизительное представление о химическом составе почвы.

При определении окраски почвы в полевых условиях необходимо учитывать влажность почвы и степень освещенности почвенного разреза.
Влажная почва имеет более темную окраску, чем сухая, поэтому желательно проверять окраску почвы в образцах, доведенных до воздушно-сухого состояния (высушенных на воздухе, но не на солнце).

Многое также зависит и от освещения почвы солнцем.
Освещение при оценке цвета должно быть равномерным, так как в тени почва выглядит темнее. Лучше определять окраску почвы при высоком стоянии солнца, чем рано утром или вечером. (Для оценки цвета горизонтов можно также использовать мазки почвы на схеме почвенного профиля, после того как они высохнут).

Для достижения единообразия при определении окраски почв своей местности можно составить цветовую шкалу из образцов местных почв и пользоваться ею как эталоном при описании почвенных разрезов.

Влажность

Влажность не является устойчивым признаком какой-либо почвы или почвенного горизонта, а скорее является показателем физического состояния почвы в данный момент. Однако, влажность существенно влияет на выраженность других морфологических признаков почвы (цвет, сложение, структуру) и ее оценка, поэтому, является неотъемлемой составной частью описания почвы.

Влажность определяют следующим образом: из описываемого горизонта берут небольшой образец почвы, сжимают его в руке и по результату судят о влажности почвы.
По степени влажности почву подразделяют на мокрую — при сжатии вытекает вода; сырую — смачивает руку (остается мокрый след), но не стекает между пальцев, влажную — явно ощущается влага, увлажняет фильтровальную бумагу; свежую (влажноватую) — холодит руку, почва мажется; сухую — не мажется, на ощупь кажется теплой, пылит.

Механический состав

Механический состав почвы — это относительное содержание в ней механических элементов различного размера. Механические элементы почвы представляют собой отдельные зерна минералов и обломки горных пород (первичных и вторичных).
Механические элементы крупнее 1 мм называют почвенным скелетом, элементы размером от 1 до 0,01 мм называют физическим песком, а мельче 0,01 мм – физической глиной.
Среди скелетных образований, в зависимости от размеров и формы, различают: хрящ, щебень, камни, гравий, галька, валуны.
Песок подразделяется на: крупный — 3…1 мм, средний — 1…0,5 мм, мелкий — 0,5…0,25 мм, пылеватый — 0,25…0,05 мм, тонкий — 0,05…0,01 мм).

Частицы менее 0,01 мм подразделяются на: пыль (средняя — 0,01…0,005 мм, тонкая — 0,005…0,001 мм) и ил (мельче 0,001 мм).

Тип почвы определяется, в основном, соотношением в почве физического песка и физический глины. По этому признаку выделяют четыре основных разновидности: глинистые, суглинистые, песчаные и супесчаные.

В полевых условиях определение механического состава почвы производится следующим образом. Щепотку почвы из исследуемого горизонта тщательно растирают пальцами на ладони.

Супесчаные почвы растираются легко, при этом обнаруживается незначительное количество мягкого, пылевато-глинистого материала. Песчаные почвы полностью лишены глинистых частиц. Глинистые почвы растираются с трудом и после растирания появляется значительное количество пылевато-глинистых частиц.

Определение механического состава на ощупь дополняется методом раскатывания увлажненной почвы.
Небольшое количество почвенного материала смачивают водой до консистенции густой вязкой массы. Эту массу скатывают на ладони в шарик диаметром 1…2 см. Шарик раскатывают в шнур диаметром 3 мм, который затем сгибают в кольцо с наружным диаметром 3 см.

Если почва глинистая — шнур при сгибании в кольцо не ломается и не растрескивается.
Шнур из суглинистой почвы при сгибании в кольцо разламывается. При этом выделяются три разновидности: тяжелый суглинок — кольцо с трещинами, средний — кольцо при свертывании распадается, легкий суглинок — шнур дробится при раскатывании.
Из супесчаной почвы можно получить только непрочный, легко рассыпающийся шарик, шнур из которого сразу же распадается на фрагменты. Из песчаной почвы шнур приготовить нельзя.

Структура

Под структурой почвы понимают ее способность распадаться на отдельные комочки различной величины и формы. Структуру почвы определяют по характеру отдельных комочков, на которые она произвольно распадается при легком разминании в руках или при выбрасывании почвенной массы из ямы.

Прежде всего, почва может быть бесструктурной и структурной. При бесструктурном состоянии отдельные механические элементы, слагающие почву, не соединены между собой, а существуют раздельно или залегают сплошной сцементированной массой.

Структурная почва разделяется на отдельности той или иной формы и величины. Различают триосновных типа структуры:

• кубовидную — структурные отдельности равномерно развиты по трем осям;
• призмовидную – отдельности развиты преимущественно по вертикальной оси;
• плитовидную — отдельности развиты преимущественно по двум горизонтальным осям и укорочены в вертикальном направлении.

Структуру определяют в процессе препарирования передней стенки, когда из исследуемого горизонта ножом выковыривается небольшой кусочек почвы и подбрасывается несколько раз на ладони, листе бумаги или лопате до тех пор, пока не распадется на структурные отдельности.
Каждому типу почв и каждому генетическому горизонту свойственны определенные типы почвенных структур.
Для гумусовых горизонтов, например, характерна зернистая, комковатая, комковато-зернистая, порошистая, порошисто-комковатая структура; для элювиальных горизонтов — плитчатая, листоватая, чешуйчатая, пластинчатая; для иллювиальных – столбчатая, призматическая, ореховатая.

Сложение

Под сложением почвы понимают ее плотность и пористость. Они зависят от механического состава, структуры, а также деятельности почвенной фауны и развитости корневых систем растений.

По степени плотности почвы подразделяются на:

• Слитые (очень плотные) — когда почва не поддается действию лопаты (входит в почву не более 1 см); нож в нее не входит, можно его только вбить. Данное сложение присуще для иллювиальных горизонтов солонцов и сцементированных оруденелых горизонтов подзолистых почв.
• Плотные — почва с трудом поддается действию лопаты, требуется значительное усилие для вдавливания ножа в почву (входит на 4…5 см), почва с трудом разламывается руками. Типично для иллювиальных горизонтов суглинистых и глинистых почв.
• Рыхлые — лопата легко входит в почву, которая при выбрасывании распадается на отдельные комочки. Данное сложение наблюдается в хорошо оструктуренных гумусовых горизонтах.
• Рассыпчатые — частицы почвы не связаны друг с другом, и масса почвы обладает сыпучестью. Данное сложение характерно для песчаных и супесчаных почв.

Пористость почвы характеризуется степенью трещиноватости почвы и размером полостей.

По признаку трещиноватости различают следующие типы сложения почв (в сухом состоянии):

• тонкотрещиноватое — при ширине полостей меньше 3 мм;
• трещино-ватое — 3…10 мм;
• щелеватое — полости шириной больше 10 мм.

По признаку размера полостей выделяют следующие типы сложения:

• тонкопористое — почва пронизана порами диаметром менее 1 мм;
• пористое — 1…3 мм (примером данного сложения служит лёсс);
• губчатое — пустоты размером от 3 до 5 мм;
• ноздреватое (дырчатое) — в почве имеются пустоты диаметром от 5 до 10 мм, обусловленные деятельностью многочисленных беспозвоночных животных (сероземные почвы);
• ячеистое — пустоты превышают 10 мм (субтропические и тропические почвы);
• трубчатое — пустоты в виде каналов, прорытые крупными землероями (в основном, позвоночными животными).

Новообразования

Новообразования представляют собой хорошо оформленные скопления различных веществ, возникшие или накопившиеся в процессе почвообразования. Новообразования указывают на характер развития и направление почвообразовательного процесса.
Новообразования могут быть химического или биологического происхождения.

Химические новообразования в почве возникают вследствие химических процессов, которые приводят к возникновению различного рода соединений. Они могут выпадать в осадок или на месте образования или, перемещаясь с почвенным раствором в горизонтальном и вертикальном направлениях, на некотором (иногда значительном) отдалении от места своего первоначального возникновения.
Выпадая в осадок вследствие коагуляции, кристаллизации или под влиянием других причин и накапливаясь при многократном повторении указанных явлений, эти соединения формируются в химические новообразования.

В почвенной яме химические новообразования можно определить по окраске, форме, уплотненности материала.
Новообразования в форме трубок, в виде бурых зерен или плотно сцементированного песка охристого цвета представляют собой соединения гидроокислов железа.
Пятна и мелкие дробевидные сгущения (конкреции) черного и бурого цвета — соединения марганца.

Плесень белого или грязно-белого цвета, белоглазка (белые рыхлые округлой формы скопления извести с четко очерченными краями диаметром 1-2 см), журавчики (плотные скопления извести), дутики (тоже, но пустые внутри), желваки (большие плотные скопления извести до 20 см в диаметре), погремки (тоже, но пустые внутри) — соединения углекислой извести (СаСО3). Ее новообразования встречаются в почвах почти всех зон, но наиболее типичные формы образуются в черноземах.
Слои мергеля, или луговой извести образуются в низинных торфяниках и заболоченных почвах в поймах рек в результате приноса углекислого кальция грунтовыми водами и отложения его в толще почвенных горизонтов.

Мелкая присыпка белесоватого цвета — соединения кремнекислоты (SiO2). Кремнеземистая присыпка — тончайший белесый налет на поверхности структурных отдельностей, представляющий собой мелкие фракции кварца и полевых шпатов. В подзолистом горизонте подзолистых почв кремнекислота пропитывает весь горизонт и образует отдельные затеки, языки, карманы, которыми она внедряется в нижележащие горизонты.

Пленка или пятна грязно-зеленоватого или голубоватого цвета — закисные соединения железа (FeCO3, Fe3(PO4)2). Они образуются в условиях избыточного увлажнения почв при анаэробных процессах, поэтому встречаются главным образом в болотных и заболоченных почвах. Закисные соединения железа встречаются в виде сизоватых или сизовато-серых пленок и пятен и сизоватых корочек на поверхности структурных отдельностей и по стенкам трещин.

Белые корочки разной толщины, примазки, крупинки и отдельные кристаллы свидетельствуют о наличии легкорастворимых солей — хлоридов и сульфатов (NaCl, CaCl2, MgCl2, Na2SO4). Они встречаются, в основном, в засоленных почвах и породах, чаще в условиях сухой полупустынной и степной зон.

Биологические новообразования (животного и растительного происхождения) имеют следующие формы:

• червоточины — извилистые ходы червей;
• капролиты — образования в виде небольших клубочков, представляющие собой кусочки земли, прошедшие через пищеварительный аппарат червей и пропитанные их выделениями;
• кротовины — пустые или заполненные ходы роющих животных — сусликов, сурков, кротов и др.;
• корневины — сгнившие крупные корни растений;
• дендриты — узоры мелких корешков на поверхности структурных отдельностей.

Включения

Включениями называют присутствующие в почве предметы органического или минерального происхождения, образование которых не связано с почвообразовательным процессом. К включениям относятся:

• корни и другие части растений различной степени разложения (корневища, луковицы, запаханные пожнивные остатки и навоз, остатки лесной подстилки и т.д.);
• раковины и кости животных;
• валуны и другие обломки горных пород;
• кусочки кирпича, угля, стекла и т.п.;
• археологические находки (кости животных, посуда и ее черепки, остатки оружия и украшений и т.п.).

Характер перехода и форма границы

В заключении описания почвенного горизонта необходимо отметить характер его перехода в следующий (нижележащий) горизонт. Переходы бывают: резкими — при ширине границы между горизонтами в пределах 1 см, ясными — при ширине границы 1-3 см, заметными — 3…5 см и постепенными — граница выделяется неопределенно в пределах 5…10 см.
Сама форма границ между горизонтами также подлежит описанию.

Различают следующие виды границ:
ровная;
волнистая — отношение глубины к ширине затеков менее 0,5;
карманистая — отношение от 0,5 до 2;
языковатая — более 2;
затечная – более 5;
размытая — неопределенная.
В случае неровной формы границ для установления мощности горизонта берут среднее из нескольких измерений с указанием пределом колебаний мощности.

***

Взятие почвенных образцов



Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Как сегодня изучают почву

Почвенный покров — тончайшая пленка земной коры (всего не более 2–3 м), образовавшаяся в результате взаимодействия живого и неживого. Она в центре экосистемы, которая обеспечивает жизнь и накапливает энергию на нашей планете. Как сегодня изучают «кожу» Земли, нам рассказали Андрей Алексеев, директор Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (ИФХиБПП РАН) и Людмила Плеханова, старший научный сотрудник этого института.

Формула почвы

Специалисты различают пять факторов почвообразования — это горная порода, климат, живые организмы, рельеф и время, в течение которого все происходило. Сегодня ученые выделяют еще и антропогенный фактор.

Почва — многокомпонентная система. Это твердая фаза, которая представлена как минеральными, так и органическими соединениями. Это живая фаза, которая заселена множеством микроорганизмов и почвообитающих животных, или вместе — мезофауна. 80% исследуемых микробиологических объектов — почвенные. Почва — это и корневые системы растений. Это и гумус, который формируется в процессе разложения опада и биогеохимических циклов. Считается, что гуминовые вещества — основа плодородия, хотя это не совсем так. Источником питания являются минеральные компоненты, которые формируются в результате выветривания горных пород и функционирования почв. Питательные вещества в гумусе находятся в недоступной для растений форме, но тем не менее без него нет и плодородия. Гумус называют «крестом и стыдом химиков» со времен Менделеева (лаборатория Дмитрия Ивановича занималась изучением гумуса), но его точная органическая формула до сих пор неизвестна.

Почва не формируется за один день. Если мы нарушаем почвенный покров, восстановить его бывает очень сложно. Сначала под действием ветра и воды миллионы лет образуется кора выветривания, каменная порода заселяется микроорганизмами, формируется почва. Граница между ними условная, потому что коры выветривания при участии биологического фактора фактически приближаются к почвам.

Людмила Плеханова, научный сотрудник ИФХиБПП РАН, автор книг по эволюции почв Урала и динамике климата голоцена в степной зоне:

— Почва — это устойчивая система, очень буферная, функционирующая как единое целое. Почвенный покров мощностью до 2 м, если смотреть сверху, напоминает мозаику из разных видов почв, а в разрезах имеет ярко выраженные генетические горизонты. Эти горизонты формируются в процессе почвообразования, они однородны и параллельны земной поверхности. Вместе составляют почвенный профиль и различаются между собой по форме, структуре, цвету. Генетическими эти горизонты называются потому, что образуются они в процессе генезиса, происхождения. В каждых условиях среды формируется свой тип почв. Он определяет продуктивность биоценоза, который на нем будет длительно существовать.

В разрезе видно, что почва — это слаженная система горизонтов, и в каждой местности этот набор уникален. Кроме горизонтов, неповторимой является и структура, агрегатное строение. Агрегаты — органоминеральные комплексы, между ними могут быть газ и вода. Все вместе они определяют почву, которую специалисты называют «биокосное природно-историческое тело». 

Заселенность суши живыми организмами исчисляется миллиардами лет, и такой же возраст имеют первые примитивные почвы планеты. На каждом квадратном метре почвы средней полосы России можно встретить до 100 разных видов почвенных обитателей. Охранять «кожу» Земли надо как биологический вид, как растения или животных. В связи с этим, например, существует «Красная книга почв России».

 

Важнейшая основа жизни

Почва формирует пространство для роста растений и микроорганизмов, определяет возникновение и существование всей современной биосферы.

Почвенный покров является также зоной контакта атмосферы, гидросферы и литосферы. Находясь в центре соприкосновения и взаимодействия всех приповерхностных геосфер Земли, он оказывается пространством пересечения многих экологических связей, важнейшим звеном в биогеохимических циклах, обеспечивающих жизнь на планете.

Для литосферы, каменной оболочки Земли, почва является одним из важных условий изменения. Она участвует в биохимическом преобразовании верхних слоев скалистой породы, становится источником вещества для формирования многих минералов, пород и полезных ископаемых, защищает литосферу от эрозии. Через почву идет передача аккумулированной солнечной энергии и веществ атмосферы в недра Земли. 

Нормальное функционирование водной оболочки, гидросферы, также тесно связано с почвенным покровом. Именно от почвы зависит, какая часть атмосферных осадков поступит в реки в виде поверхностного стока, а какая — в виде грунтового, что в значительной степени определяет равномерность питания рек. Она является фактором биопродуктивности водоемов, поскольку с почвенным раствором в них поступает значительное количество макро- и микроэлементов, которые активно используются разнообразными организмами, живущими в водной среде. Почва также выполняет роль барьера от загрязнений, сорбционного фильтра для акваторий.

Разрез погребенной почвы под каменистой насыпью эпохи бронзы, Южный Урал. Фото Людмилы Плехановой

Жизнь атмосферы существенно зависит от взаимодействия с почвенным покровом, поскольку почва участвует в поглощении и отражении солнечной радиации, в регулировании влагооборота атмосферы, является источником твердого вещества и микроорганизмов, попадающих в воздушный океан, в значительной мере определяет газовый состав атмосферы.

Особенно важное значение имеет связывание диоксида углерода. Эта связь двусторонняя: благодаря связыванию и возврату СО₂ в недра Земли обновляется глубинный источник диоксида углерода, идущий на пополнение его содержания в атмосфере. Это позволяет поддерживать жизнь на Земле и формировать резерв СО₂ путем накопления органического вещества и карбонатных пород. 

Современная атмосфера сформировалась порядка 542 млн лет назад после развития континентальной биосферы — появления в ней сложноорганизованных биоценозов и почв. Она нестабильна по газовому составу, особенно в нижних слоях, где идут постоянные изменения. Благодаря расположению почвы на стыке с атмосферой, пористому сложению и активному продуцированию газов почвенной биотой газообмен между воздухом и почвой происходит очень интенсивно. За 1 час потребляется 1000–4000 л/га кислорода, в таких же примерно количествах выделяется углекислый газ. Диоксид углерода атмосферы примерно на 90% имеет почвенное происхождение. В то же время почва поглощает оксид углерода или угарный газ, который в большом количестве продуцируется промышленностью и транспортом.

Роль почвы в биогеохимических циклах. Дизайнер: Хавина Елена, пресс-служба МФТИ

Хранилище информации

Почвы являются памятью ландшафта. Более 500 млн лет назад первые растения вышли на сушу, начался процесс почвообразования, почва начала формироваться в том виде, в котором она существует сегодня. По смене свойств почвенного покрова можно проследить, как менялся климат. Это природная летопись, сходная с геологическими шкалами, но на меньший период времени. По последовательности типов почв видно, как на этой территории менялись климатические условия, биоценозы, антропогенные воздействия. Способность почвы как особой природной системы отражать и записывать особенности формировавших ее процессов и природной обстановки ученые назвали «памятью почв».

Курганы

В степной зоне России сохранилось много курганов — насыпей, созданных древними людьми за последние пять тысяч лет. Совместно с археологами в раскопках участвуют и почвоведы. Под насыпью кургана сохраняется в законсервированном виде почва, которая была в то время, так как ее развитие прервано этой самой насыпью. Ученые сравнивают хроносрез этой почвы с современной, расположенной поблизости, развитие которой не прерывалось. Накладывая хроносрез старой почвы на профиль современной, почвоведы выделяют реликтовые признаки, следы тех климатических условий, в которых формировалась древняя почва, и таким образом получают полную историю развития ландшафта на данной территории.

 

В твердой фазе почвы есть и оксиды железа, и глинистые минералы, которые формируются в определенных термодинамических условиях. Можно реконструировать условия, при которых они формировались или разрушались. Магнитные минералы, кристаллы меньше одного нанометра, формируются в почве тоже при определенных внешних условиях и при наличии конкретных почвенных микроорганизмов. Расшифровать память твердой фазы позволяет изучение минералов, магнитных свойств почвы, изотопии.

Память почвы — фундаментальная способность почвы как природной системы отражать и записывать особенности формировавших ее процессов и природной обстановки

Органические вещества тоже формируются в зависимости от условий, имеют разные свойства и функциональные группы. Этот процесс связан с климатом в первую очередь. Поэтому память почв в ее значительной части представлена именно органическим веществом.

Наука выделяет еще и биологическую память. В палеопочвах частично сохраняются микроорганизмы, которые существовали в тот исторический период, когда формировалась древняя почва. Если создать благоприятные условия, поместив древних микробов в чашки Петри, они начинают расти и размножаться.

 

Ученые строят шкалы изменений свойств почв в зависимости от климатических условий. Это уже важно для прогнозов. Используя данные знания, можно построить сценарии изменения почвенного покрова при глобальных и локальных изменениях климата.

Андрей Алексеев, директор ИФХиБПП РАН, член-корреспондент РАН:

— Одно из ключевых направлений нашего института — изучение почв в геологическом и историческом прошлом Земли, археологическое почвоведение. Эти исследования позволяют нам реконструировать климат Европейской части России за последние 5 тысяч лет. Исследуя твердую фазу и органические вещества, являющиеся памятью почв, мы видим, в какой отрезок времени были резкие периоды засухи, повышение температур и уменьшение осадков. Например, четыре тысячи лет назад произошла катастрофическая засуха на большой территории: в наших степях и на Ближнем Востоке. Аккадское государство, существовавшее в XXIV — XXII веках до н. э. на месте современного Ирака, просто исчезло из-за изменившихся природных условий. Резкое опустынивание произошло и в Африке. Затем были периоды оптимальных условий в Средневековье, потом опять начинались изменения, часть из которых мы наблюдаем в настоящее время. Это природные планетарные циклы, и не всегда человек является определяющим фактором. 

По материалам сайта https://zanauku.mipt.ru/2019/08/14/kozha-zemli/

ПРЕСС-ЦЕНТР

05.06.2020

На разрезе «Первомаский» подвели итоги первого этапа экологического эксперимента

На разрезе «Первомайский» (ООО «Шахтоуправление «Майское» АО ХК «СДС-Уголь») на первом в России экспериментальном полигоне по переносу верхнего плодородного слоя почвы расцвели цветы лилейника желтого, редкого в Сибири растения.

В 2018 году на территории лицензионного участка «Перспективный» (ООО «Шахтоуправление «Майское»), расположенного в Прокопьевском районе Кемеровской области, сотрудники Холдинга «СДС-Уголь» совместно с сотрудниками Кузбасского ботанического сада создали экспериментальный полигон по переносу верхнего плодородного слоя почвы.

Экспериментальный метод является принципиально новым подходом к решению проблемы рекультивации земель в районах добычи угля и имеет важное экологическое значение для региона. До сих пор в горной промышленности действует государственный стандарт, который обязывает недропользователя снимать и хранить плодородный слой почвы в буртах в течение десятка лет. В результате такого длительного хранения почва теряла все свои полезные свойства.

При использовании новой технологии верхний слой почвы снимается и сразу переносится на нарушенную территорию. При этом в почвенном слое остаются жизнеспособные семена, корни и корневища растений, почвенные беспозвоночные животные и микробные комплексы.

— Данный эксперимент преследует важную экологическую цель — апробацию новой технологии, которую можно будет использовать на участках добычи угля для сохранения плодородного слоя почвы и луговых трав, что на нем произрастают, – рассказала Любовь Тургенева, начальник управления экологической безопасности и охраны окружающей среды АО ХК «СДС-Уголь».

– Исследования для оценки успешности восстановления почвенных функций и экосистемы будут проводиться в течение 4-х лет. Но уже сейчас, спустя два года, можно отметить, что главный индикатор эксперимента – лилейник желтый, как и ряд других растений, корневища и семена которых были перенесены на полигон, чувствуют себя отлично. Кстати, что интересно, благодаря ранней весне лилейник расцвел на три декады раньше — в начале июня, в канун Дня эколога.

Профиль системы грунт-насыпь в поперечном сечении

Контекст 1

… Геометрия тематического исследования основана на проекте тестовой насыпи, спроектированной как второстепенная часть большой насыпи и созданной для проверки необычного расстояние между столбцами. На рис. 2 показан профиль системы грунт-насыпь в поперечном сечении. Слой мягкой почвы толщиной 8,0 метров разделен на 5 отдельных профилей и расположен над слоем песка. На слое глины была сооружена рабочая платформа, чтобы обеспечить надлежащие условия работы вибромашин.Чтобы обеспечить лучшее рассеяние порового давления, обычно между профилем грунта и насыпью сооружают слой песка. Кроме того, две одноосные георешетки были размещены (перпендикулярно друг другу) между песчаным покрытием и рабочей платформой для повышения устойчивости. Испытательная насыпь имеет высоту 4,6 м и поддерживается 100 каменными колоннами диаметром 900 мм, высотой 9,90 м и расстоянием 2,90 м от центра к центру. Однако, как упоминалось ранее, последующий численный анализ представляет собой моделирование плоской деформации; следовательно, необходимо преобразование, чтобы преобразовать размеры элементарной ячейки в предложенный численный подход.предложил два метода преобразования осесимметричной элементарной ячейки в модель плоской деформации. Первый метод считает, что ширина стенки с плоской деформацией равна осесимметричному диаметру колонны, а проницаемость грунта коррелируется согласно аналитическому уравнению; тогда как во втором методе ширина стенки с плоской деформацией согласовывается с помощью аналитического уравнения, а проницаемость грунта остается такой же, как в осесимметричном случае. Оба метода были протестированы после валидации с использованием моделирования элементарной ячейки, классических аналитических решений и полевых данных.Метод 2 показал удовлетворительные результаты проверки, тогда как метод 1 не смог воспроизвести пластичность почвы, что привело к неточным значениям осадки. Таким образом, Метод 2 является указанным методом преобразования. На рисунке 3 показано преобразование геометрии, предложенное для метода 2. Этот подход преобразует вертикальные дренажи в стенах с плоской деформацией с учетом совместимости пропускной способности дренажа в осесимметричных моделях и моделях с плоской деформацией. Уравнение 4 дает значение ширины столбца плоской деформации. Параметр R указывает радиус влияния одиночной каменной колонны в осесимметричных условиях, а B — его эквивалент в условиях плоской деформации.Их соотношение для квадратного рисунка столбцов выражается как R = 1,13B. Следуя предыдущим уравнениям, анализируемая колонна с плоской деформацией имеет bc = 0,11 м и B = 1,45 м. В Таблице 1 и Таблице 2 представлены свойства почвы и соответствующие модели, использованные в данном исследовании. Для гранулированных материалов в качестве основной модели была принята модель Мора-Кулона, а для мягких грунтов — модель мягкого грунта (SSM). Таким образом, уплотнение почвы можно правильно смоделировать как переменную, зависящую от времени. Кроме того, в этой модели жесткость является переменной, зависящей от напряжения, а критерии разрушения соответствуют формулировке Мора-Кулона.Примечание: n = удельный вес почвы; sat = удельный вес насыщенного грунта; E = модуль Юнга;  = коэффициент Пуассона; cc = коэффициент сжимаемости; коэффициент набухания; e0 = начальный коэффициент пустотности; c ‘= эффективное сцепление;  ‘= эффективный угол трения; kv = вертикальная проницаемость; kh = горизонтальный …

Проницаемость почвы: определение, закон Дарси и тесты

В этой статье мы обсудим следующее: 1. Определение проницаемости 2. Закон Дарси (1856 г.) проницаемости 3. Тест капиллярности-проницаемости 4.Проницаемость слоистых почвенных отложений.

Определение

Проницаемость :

Он определяется как свойство пористого материала, которое допускает прохождение или просачивание воды (или других жидкостей) через его соединяющие пустоты.

Материал, имеющий сплошные пустоты, называется проницаемым. Гравий обладает высокой проницаемостью, в то время как жесткая глина наименее проницаема, и, следовательно, такую ​​глину можно назвать непроницаемой для всех практических целей.

Изучение просачивания воды через почву важно для решения следующих инженерных задач:

1.Определение скорости осадки насыщенного сжимаемого слоя грунта.

2. Расчет фильтрации через тело земляных дамб и устойчивости откосов автомобильных дорог.

3. Расчет подъемных давлений под гидротехническими сооружениями и их защиты от трубопроводов.

4. Сток грунтовых вод к колодцу и дренаж почвы.

Закон Дарси (1856) Проницаемость :

Для условий ламинарного потока в насыщенном грунте скорость разряда в единицу времени пропорциональна гидравлическому градиенту.

q = kiA

v = q / A = Ki… (7.1)

Где q = расход за единицу времени

A = общая площадь поперечного сечения массы грунта, перпендикулярного направлению потока

i = гидравлический градиент

k = коэффициент проницаемости Дарси

v = скорость потока или средняя скорость нагнетания

Если образец грунта длиной L и площадью поперечного сечения A подвергается воздействию дифференциального напора воды h ₁ — h ₂ , гидравлический градиент i будет равен [(h ₁ — h ₂ ) / L] и имеем q = k.[(h ₁ — h ₂ ) / л] .A.

Когда гидравлический градиент равен единице, k равно V. Таким образом, коэффициент проницаемости, или просто проницаемость, определяется как средняя скорость потока, который будет происходить через общую площадь поперечного сечения грунта при единичном гидравлическом градиенте. Размеры такие же, как и скорости, см / сек.

Коэффициент проницаемости зависит от размера частиц и различных других факторов. Некоторые типичные значения коэффициента проницаемости для разных грунтов приведены в таблице 7.1.

Скорость выброса и скорость утечки :

Общая площадь поперечного сечения массы грунта состоит из площади сечения твердых тел и пустот, и, поскольку поток не может происходить через сечения твердых тел, скорость потока является просто мнимой или приведенной скоростью.

Истинная и фактическая скорость, с которой вода просачивается через почву, называется скоростью просачивания или скоростью просачивания.Это скорость истечения просачивающейся воды на единицу чистой площади сечения пустот, перпендикулярных направлению потока.

Действие закона Дарси :

В соответствии с законом Дарси скорость потока через массу почвы прямо пропорциональна гидравлическому градиенту только для условий ламинарного потока. Ожидается, что поток всегда будет ламинарным в случае мелкозернистых отложений грунта из-за низкой проницаемости и, следовательно, низкой скорости потока.

Однако в случае песков и гравия поток будет ламинарным до определенного значения скорости для каждой залежи, и были проведены исследования, чтобы найти предел для применения закона Дарси.

По мнению исследователей, течение через пески будет ламинарным, и закон Дарси действителен до тех пор, пока число Рейнольдса, выраженное в форме, меньше или равно единице, как показано ниже —

Где v = скорость потока в см / сек

D _a = размер частиц (средний) в см.

Установлено, что предельное значение числа Рейнольдса, принятое за 1, является очень приблизительным, поскольку его фактическое значение может сильно варьироваться, частично в зависимости от характерного размера частиц, используемых в уравнении.

Факторы, влияющие на проницаемость:

1. Размер зерна

2. Свойства поровой жидкости

3. Коэффициент пустотности грунта

4. Структурное расположение частицы почвы

5. Воздух и посторонние предметы

6.Вода адсорбированная в глинистом грунте

4. Влияние степени насыщения и других посторонних веществ

k уменьшится, если воздух будет захвачен пустотами, что снизит его степень насыщения. Просачивающаяся вода в полевых условиях может иметь некоторое содержание газа, может показаться более реалистичным использование фактической полевой воды для испытаний в лаборатории.

Органические посторонние вещества также имеют тенденцию перемещаться к каналам критического потока и закупоривать их, тем самым снижая проницаемость.

5. Влияние адсорбированной воды — Адсорбированная вода, окружающая мелкие частицы почвы, не может свободно перемещаться и уменьшает эффективное поровое пространство, доступное для прохождения воды.

Тест на капиллярность-проницаемость :

Установка для испытания по существу состоит из прозрачной трубки диаметром около 40 мм и длиной от 0,35 до 0,5 м, в которую помещается образец сухой почвы с желаемой плотностью, и вода может течь с одного конца под постоянным напором. а другой конец подвергается воздействию атмосферы через вентиляционное отверстие.

В любой интервал времени t, после начала испытания, пусть капиллярная вода проходит расстояние x от точки P до Q. В точке P имеется дефицит давления (т. Е. Отрицательный напор), равный h _c г. воды.

Если коэффициент проницаемости обозначен как k _и при частичном насыщении S, приведенное выше выражение можно переписать как —

Чтобы найти два неизвестных k и h _c в приведенном выше уравнении, первый набор наблюдений берется под заголовком h ₁ .По мере того, как капиллярное насыщение прогрессирует, значения x записываются в разные интервалы времени t.

Значения x ² нанесены на соответствующие временные интервалы t, чтобы получить прямую линию, наклон которой, скажем, m, дает значение [(x ² ₂ — x ² ₁ ) / ( т ₂ — т ₁ )]. Второй набор наблюдений взят при увеличенном напоре h ₂ , и значения x ² нанесены на график против соответствующих значений t для получения другой прямой линии, наклон которой m ₂ даст значение [(x ² ₂ — x ² ₁ ) / (t ₂ — t ₁ )].

Путем подстановки в уравнение. 7.1, мы получаем следующие два уравнения, которые решаются одновременно, чтобы получить k и h _c .

Пористость n, требуемая в приведенном выше уравнении, рассчитывается на основе известного сухого веса почвы, ее объема и удельного веса частиц почвы.

Проницаемость слоистых отложений почв :

В целом естественные отложения почв стратифицированы. Каждый слой может быть однородным и изотропным.Когда мы рассматриваем поток через всю залежь, средняя проницаемость отложений будет изменяться в зависимости от направления потока относительно плоскости напластования. Среднюю проницаемость для потока в горизонтальном и вертикальном направлениях можно легко вычислить.

Средняя проницаемость параллельно плоскости основания :

На рис. 7.9 показано несколько слоев почвы с горизонтальной стратификацией. Пусть Z ₁ , Z ₂ ,… .Z _n — толщина слоев с проницаемостями k ₁ , k ₂ ,… k _n .

Для потока, параллельного плоскости напластования, гидравлический градиент i будет одинаковым для всех слоев. Общий расход через залежь будет суммой расходов через отдельные слои.

Средняя проницаемость перпендикулярно плоскости подстилки :

Для потока в вертикальном направлении для слоев почвы, показанных на рис. 7.10.

В этом случае скорость потока v будет одинаковой для всех слоев, общая потеря напора будет суммой потерь напора в отдельных слоях.

h = h ₁ + h ₂ + h ₃ +… + h _n (i)

Если k _z обозначает среднюю проницаемость, перпендикулярную плоскости напластования, применяя закон Дарси, мы имеем —

Профиль отметки поверхности земли и поверхности вечной мерзлоты на двух трансектах в илистых возвышенностях при различных режимах возмущения с 2009 по 2012 год

Рисунок 6. Профиль отметки поверхности земли и вечной мерзлоты в разрезе поверхность по двум трансектам на илистых возвышенностях при разных режимах возмущения с 2009 по 2012 гг.Трансект 1 сгорел примерно в 1925 году, а часть его снова сгорела в 1967 году. Трансект 2 сгорел в 2009 году, а часть ранее сгорела в 1967 году. Обратите внимание, что органический мат был утрамбован в результате вмешательства человека на трансекте 1 с сильным вытаптыванием. возле площадки метеорологической вышки.

Abstract

Прерывистая вечная мерзлота в северноамериканских бореальных лесах находится под сильным влиянием экологической сукцессии на накопление поверхностного органического вещества, что делает вечную мерзлоту уязвимой для деградации в результате пожара.Чтобы оценить факторы, влияющие на деградацию вечной мерзлоты после лесных пожаров, мы сравнили состав растительности и свойства почвы между недавно сожженными и несгоревшими участками на трех почвенных ландшафтах (каменистые возвышенности, илистые возвышенности и песчаные низины), расположенных на равнинах Юкон и возвышенностях Юкон-Танана во внутренних районах Аляски. . Среднегодовая температура воздуха на наших исследуемых участках с 2011 по 2012 год была относительно низкой (-5,5 ° C) и благоприятной для образования вечной мерзлоты. Выжигание спелых вечнозеленых лесов с густым моховым покровом вызвало замену заселением видов на сильно выжженных участках и восстановление до пожара подлеска на умеренно выжженных участках.Толщина поверхностного органического слоя сильно влияла на тепловой режим и глубину протаивания. В среднем пожар вызвал пятикратное уменьшение средней толщины поверхностного органического слоя, удвоение запаса воды в активном слое, удвоение глубины оттаивания, повышение температуры почвы у поверхности (от −0,6 до +2,1 ° C). и на глубине 1 м (от -1,7 до +0,4 ° C) и двукратное увеличение полезного тепловложения в почву. Деградация верхнего слоя вечной мерзлоты произошла на всех участках гари, но различия в структуре почвы и влажности почвенных ландшафтов позволили вечной мерзлоте сохраняться под активным слоем на илистых возвышенностях, в то время как на каменистых возвышенностях образовался талик неизвестной глубины и образовался тонкий талик. в песчаных низинах.Изменение климата и режима пожаров, несомненно, повлияет на вечную мерзлоту в бореальных лесах, но характер деградации или стабилизации будет значительно варьироваться в зоне прерывистой вечной мерзлоты из-за различий в микроклимате, сукцессионных моделях и характеристиках почвы.

Очерк почвы: значение, состав и слои

Прочитав эту статью, вы узнаете о почве: — 1. Знакомство с почвой 2. Значение почвы 3. Состав 4.Слои почвы 5. Основные свойства 6. Тестирование свойств.

В комплекте:

1. Очерк знакомства с почвой
2. Очерк о значении почвы
3. Очерк состава почвы
4. Очерк почвенных слоев Земли
5. Очерк основных свойств почвы
6. Очерк исследования свойств грунта

---

Очерк № 1. Введение в почву:

Почва — это поверхностный слой земли, от которого зависит существование человеческой цивилизации.Фактически почва представляет собой рыхлую верхнюю кору земной поверхности, резко отличающуюся от подстилающей коренной породы.

Его глубина, цвет и состав варьируются от места к месту, но все почвы обычны тем, что состоят из неорганических (минеральных) и органических веществ, воды и газообразных фаз. Каждая почва состоит из последовательности слоев, которые в совокупности называются почвенным профилем, которые доходят до исходного материала.

Профиль почвы состоит из двух или более горизонтальных слоев, называемых горизонтами.Почвенный горизонт может различаться по мощности, минеральному составу и структуре; они обозначаются буквами A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1 и т. д. Горизонт A1 — это самый верхний или поверхностный слой почвы, и уровень его плодородия очень важен с точки зрения агронома.

Плодородие почвы зависит не только от наличия неорганических и органических веществ, но и от наличия различных видов микроорганизмов, влияющих на качественный состав почвы.

Существование почвы, кладовой Природы, обеспечивающей веществами для всех растений, животных, людей и других организмов, восходит к бесчисленным временам, даже задолго до того, как на сцене появился человек.Огромное количество растений, животных и, наконец, человек населяли Землю, и почва поддерживала их всех без помощи человека.

То, что почва представляет собой чрезвычайно сложный материал на поверхности земли, является фундаментальной истиной, которую следует понять при ее изучении. Будучи обычным товаром, он означает разные вещи для другого человека, преследующего разные цели. Геолог предпочел бы рассматривать это как внешнюю рыхлую кору земной поверхности; совершенно отличен от лежащей ниже основной породы.

Для фермера это среда для выращивания сельскохозяйственных культур, в которой растения получают механическую поддержку и многие из питательных веществ. Химически почва наделена большим количеством органических и неорганических веществ, которых нет в нижележащих слоях; на самом деле он функционирует как химическая лаборатория природы, в которой различные процессы растворения и синтеза непрерывно протекают скрытым образом.

Мирянин, однако, всегда придерживался мнения, что почва — это прах, по сути мертвый материал, не поддерживающий в себе ничего подобного жизни.Что касается происхождения и эволюции жизни, можно считать, что почва является хранилищем всех жизней, внутри которых осуществляется большая часть преобразований, которые позволяют жизни продолжаться.

С экологической точки зрения почва является наиболее динамичным компонентом (литосферой) глобальной окружающей среды, охватывающей различные сообщества организмов в ее царстве.

Для инженера-строителя почва — это субстрат, на котором можно возводить конструкции. Но что может быть дальше от истины, сказал бы микробиолог.Для него почва представляется динамичным телом на поверхности земли, пульсирующим жизнью из-за присутствия мириад микроорганизмов.

---

Очерк №2. Значение почвы:

Слово «почва» происходит от латинского слова «солум» , что означает пол или земля.

Почва — это естественное образование, возникшее в результате преобразования поверхностных пород в результате сочетания климата, растений и животных со старением.

Почва формируется в следующие этапы:

(a) Образование реголита в результате разрушения коренных пород называется выветриванием или дезинтеграцией.

(b) Добавление органических веществ в результате разложения остатков растений и животных и реорганизации этих компонентов почвенным материалом различной глубины.

«Петрология» — это наука о камнях, из которых состоит почва. «Почвоведение» — это исследование почвы, которое включает в себя происхождение почвы, ее классификацию и ее описание. «Эдафология» — это исследование различных свойств почвы в отношении роста, питания и урожайности сельскохозяйственных культур.

Почву также можно определить как естественное тело, которое образуется на границе между литосферой и биосферой посредством взаимосвязей всех факторов, участвующих в формировании почвы, с учетом как живых, так и мертвых.

Таким образом, почва содержит не только минералы, но и органические (гумус) и органо-минеральные (комплексные или хилатные) соединения. В почве в целом содержится 13 элементов из 16, необходимых растениям для роста. Почва загрязняется, когда количество 13 элементов уменьшается или увеличивается нерегулярно из-за промышленных стоков.

Несколько опасных химикатов и горы отходов в конечном итоге выбрасываются на землю. Сброс промышленных и бытовых отходов вызывает выщелачивание и просачивание токсичных веществ в почву и влияет на течение грунтовых вод.

Современные методы ведения сельского хозяйства вводят множество пестицидов, фунгицидов, бактериоцидов, инсектицидов, биоцидов, удобрений и удобрений, что приводит к серьезному биологическому и химическому загрязнению земель. Помимо всего этого, серьезную озабоченность вызывает прямое загрязнение почвы смертельно опасными патогенными организмами.Свойства почвы меняются с загрязнением, а иногда почва безвозвратно теряет свое плодородие.

---

Очерк №3. Состав почвы:

Химический состав почвы очень разнообразен и зависит от химического состава породы, но в целом в ней присутствуют следующие элементы.

Во многих почвах засушливых районов также были исследованы следующие водорастворимые соли:

За исключением CaCO ₃ , MgCO ₃ и CaSO ₄ , все другие соли полностью растворяются в воде.

---

Очерк № 4. Слои почвы:

Почва состоит из горных пород, которые были преобразованы в другие слои из-за растительности и различных микро- и макроорганизмов.

Несколько факторов способствуют образованию почвы из исходного материала. Это включает в себя механическое выветривание горных пород из-за изменений температуры и истирания, ветра, движущейся воды, ледников, химического выветривания и лишайников. Климат и время также важны для развития почвы.

В очень сухом или холодном климате почвы развиваются очень медленно, тогда как во влажном и теплом климате почвы развиваются быстрее. В идеальных климатических условиях мягкий материнский материал может превратиться в 1 см почвы в течение 15 лет. В плохих климатических условиях твердому материнскому материалу могут потребоваться сотни лет, чтобы превратиться в почву.

Зрелые почвы расположены в серии зон, называемых «почвенными горизонтами» . Каждый горизонт имеет различную текстуру и состав, который варьируется в зависимости от типа почв.Поперечный разрез горизонтов в почве называется «профиль почвы» .

Верхний слой или поверхностный слой подстилки, называемый «О-горизонт» . Он состоит в основном из свежеопавших и частично разложившихся листьев, веток, отходов животноводства, грибов и других органических материалов. Обычно это коричневый или черный цвет. Самый верхний слой почвы называется «горизонт А». Он состоит из частично разложившегося органического вещества (гумуса) и некоторых неорганических минеральных частиц. Обычно он темнее и рыхлее, чем более глубокие слои.

Корни большинства растений находятся в этих двух верхних слоях. Пока эти слои закреплены растительностью, почва накапливает воду и выпускает ее струйкой в ​​течение года, а не с такой силой, как наводнение. Эти два верхних слоя также содержат большое количество бактерий, грибов, дождевых червей и других мелких насекомых, которые помогают перерабатывать питательные вещества почвы и способствуют ее плодородию.

Горизонт «В-горизонт» , часто называемый недрами, содержит меньше органических материалов и организмов, чем горизонт А.Область ниже недр называется «С-горизонт» и состоит из выветрившегося материнского материала. Этот основной материал не содержит органических материалов. Химический состав C-горизонта помогает определить pH почвы, а также влияет на скорость поглощения и удержания воды почвой.

Почвы с примерно равной смесью глинистого песка, щели и перегноя называются суглинками.

---

Очерк № 5. Основные свойства почв:

i.Кислотность и щелочность масел S :

pH хорошей почвы должен быть около 7, но из-за промышленных стоков pH увеличивается или уменьшается, вызывая загрязнение почвы.

Почвы характеризуются следующими значениями pH:

Значение pH

важно, так как оно регулирует определенные свойства почв. Если pH ниже 7 (кислая почва), в составе катиона присутствуют водород и алюминий, доля которых увеличивается с уменьшением pH, тогда как если pH выше 7 (основная почва), почвы насыщены магнием и кальцием, а в некоторых случаях — натрий.

ii. Цвет и оттенок :

Цвет и оттенок почвы зависят от содержащихся в ней минералов и компонентов гумуса.

На основании цвета почве присвоены следующие названия:

(1) Чернозём

(2) Серая почва

(3) Красный грунт

(4) Желтая земля

Черный и серый цвета указывают на разное содержание гумуса в почве и цвет материнской породы.

Красная почва указывает на то, что она богата железом или Fe ₂ O ₃ , а желтый цвет указывает на присутствие гидратированных соединений, а именно Fe (OH) ₃ . В некоторых тропических регионах также встречается зеленая почва, указывающая на присутствие высокой концентрации соединений двухвалентного железа, таких как закись железа и т. Д. Белая почва связана с наличием в избытке карбоната кальция.

Оттенок почвы состоит из двух или трех цветов, например, он может быть коричнево-красным, красно-коричневым, серо-черным серым.

iii. Текстура почвы :

Почва — это тонкий слой на поверхности Земли, на котором живут живые существа Земли.

По размеру частиц его можно разделить на различные типы:

а. Песчаный грунт:

Этот тип почвы имеет самые крупные частицы. Он гранулированный и состоит из очень мелких частиц горных пород и минералов.

г. илистая почва:

Илистая почва считается одной из самых плодородных почв. Он состоит из минералов, таких как кварц, и мелких органических частиц.

г. Глиняная почва:

Глина — это материал, который встречается в естественных условиях и состоит из очень мелкозернистого материала с очень маленьким воздушным пространством.

г. Суглинистая почва:

Почва в некоторой степени состоит из песка, щелей и глины.Считается идеальной почвой. Его текстура песчанистая.

e. Торфяная почва:

Этот вид почвы в основном образован скоплением мертвого и разложившегося органического вещества; он, естественно, содержит гораздо больше органических веществ, чем большинство почв.

ф. Меловая почва:

В отличие от торфяных почв, меловые почвы очень щелочные по своей природе и состоят из большого количества камней.

Текстура почвы является важной частью, и с ее помощью мы можем определить минералогический и химический состав.Поскольку почвы имеют плотную структуру и капиллярные поры, они могут удерживать большое количество воды. Они проверяют прохождение воды, так как капилляры имеют небольшой диаметр и забиваются из-за набухания.

Состав обладает уникальным свойством впитывать большое количество питательных веществ. Песчаные почвы очень бедны питательными веществами и нуждаются в органических удобрениях и минералах. Человек и глиняные комплексы человека обладают наилучшей связывающей способностью благодаря высокой обменной способности. Всякий раз, когда промышленные сточные воды объединяются с гумусом, они изменяют обменную способность, что приводит к полной потере почвы.

iv. Удельная масса почвы:

Отношение массы твердой фазы почвы (без пор) к массе воды в том же объеме при 4 ° C

м = м ₁ / м ₂

, где m = удельная масса грунта; m ₁ = вес твердой фазы почвы и m ₂ = вес воды при 4 ° C.

Удельная масса изменяется с изменением химического состава и минералогических факторов.Он ниже (около 2-4) в почвах человека и выше — в каменистых.

в. Пористость масел S :

Пористость P может быть определена как:

P = d — d _v / d × 100

, где d = удельная масса, а d _v = объемная масса грунта. Пористость зависит от текстуры и агрегатности почвы.

Хорошие почвы имеют следующую пористость:

vi.Почвенный воздух:

Хорошая аэрация почвы важна для поддержания ее биологической активности. Хорошая аэрация почвы также способствует росту корней растений и другой биоты.

Почва содержит следующие газы:

vii. Гигроскопическая влажность (вода):

Это количество воды в почве. Это зависит от относительной влажности атмосферного и почвенного воздуха.

Гигроскопическая влажность почвы в основном зависит от следующих факторов:

(1) Содержание гумуса

(2) Химический состав

(3) Текстура

(4) И другие параметры

Зависит от адсорбционной способности почвы и обычно находится между 0.От 5 до 1,0% в тропических почвах.

viii. Влагоемкость почвы:

Зависит от водоемкости и водопроницаемости. Водоемкость можно определить как количество воды, удерживаемой капиллярами, когда почва насыщается водой снизу. Другими словами, это максимальное количество воды, которое может удержать почва.

Водопроницаемость — это способность почвы пропускать воду через нее. Это зависит от набухания, агрегации и текстуры.Как правило, чем выше водопроницаемость, тем отчетливее структура почвы при одинаковом составе почвы. Капилляр почвы отражает их энергию для удержания воды.

Средние значения водоемкости месторождения следующие:

(1) Глинистые почвы pF = 3,0 (1 атм)

(2) Суглинистые почвы pF = 2,5 (1/2 атм)

(3) Песчаные почвы pF = 2.0 (1/10 атм)

где pF = логарифм давления водного слоя в см.

ix.Грунт T Температура:

Изменение температуры изменяет свойства почвы. Цвет, влажность, адсорбция и содержание воды в почве меняются в зависимости от температуры.

х. Коллоидный характер почвы:

Коллоиды можно определить как частицы размером от 0,2 до 0,001 мкм, а три группы в зависимости от размера можно классифицировать следующим образом:

Поскольку коллоиды являются заряженными частицами, их можно разделить на две группы:

(a) Электроотрицательные или ацидоиды:

Они состоят из глинистых минералов, гуминовой кислоты и комплексов двух- и трехвалентного железа с кремнеземом.

(б) Электроположительные или базоиды:

К почвам такого типа относятся гидроксиды железа и алюминия.

Реакция обмена и удерживающая способность почв зависит от их зарядов.

xi. Состав органической части и микроорганизма :

Органическое вещество почвы содержит большую часть воды и следующие вещества:

1. Белки

2.Углеводы

3. Лигнин

4. Липиды

5. Воски

6. Смолы

7. Танины

8. Кислоты органические

9. Соединения и прочие соединения

Органическая часть колеблется от 0,5 до 25 (т / га) в зависимости от типа растительности, климата и образования почвы. Гумус — это темные коллоидные вещества, пропитывающие минеральную часть почвы и придающие темную окраску ее верхним горизонтам. Гумусовые вещества улучшают плодородие почвы.

Они обогащают почву основаниями и питательными веществами, такими как азот и фосфор. Они регулируют кислотность почвы и содержание минеральных и органо-минеральных соединений железа.

В почве встречаются следующие виды микроорганизмов:

(1) Бактерии

(2) Грибы

(3) Водоросли

(4) Актиномицеты

(5) Простейшие.

Микроорганизмы можно разделить на две части:

(1) аэробика и

(2) Анаэробный.

(1) Аэробика:

Это организмы, которым необходим кислород для жизни. Например, грибы, бактерии и актиномицеты. Они служат базой для нитрификации.

(2) Анаэробный:

Микроорганизмы, которые не нуждаются в кислороде для своей жизни, такие как сапрофиты, автотрофные и паратрофные, называются анаэробными микроорганизмами. Они помогают в анаэробном разложении целлюлозы, восстановлении нитратов до азотистой кислоты и молекулярного азота (денитрификация) и т. Д.

---

Очерк №6. Исследование свойств грунта:

Можно легко определить следующие параметры:

и. pH для определения кислотности или щелочности.

ii. Фосфат как P ₂ O ₅

iii. Известь в виде Ca (OH) ₂

iv. Магний как MgO

v. Potash as K ₂ O

vi. Азот как NO ₃

vii. Азот как NH ₄

viii.Электропроводность

ix. Такие элементы, как Zn, Pb, K, Na, Fe и т. Д.

х. Всего углерода

Эти свойства имеют прямое отношение к продуктивности почвы и к принятию решения о мелиоративных мероприятиях.

Указанные выше параметры также можно определить следующими методами:

pH определяется с помощью pH-метра, а проводимость измеряется с помощью кондуктометра. Такие элементы, как натрий, калий, цинк, железо, магний, кальций и т. Д.легко определяется приборным фотометром пламени. Для определения общего углерода, фосфора, азота и т. Д. Применяются различные методы титрования с использованием разных реагентов.

Хорошая почва должна иметь следующие характеристики:

---

ПРОБЛЕМЫ ПОЧВЫ ПОРИСТОСТЬ, ПРОНИЦАЕМОСТЬ, УДЕРЖИВАНИЕ. 1a) Приведенная информация: Площадь поперечного сечения = (п) (r 2) Объем воды = 50 мл Проницаемость = 10 сек.

Презентация на тему: «ПРОБЛЕМЫ ПОЧВЫ ПОРИСТОСТЬ, ПРОНИЦАЕМОСТЬ, УДЕРЖАНИЕ.1a) Приведенная информация: Площадь поперечного сечения = (п) (r 2) Объем воды = 50 мл Проницаемость = 10 сек. »- стенограмма презентации:

ins [data-ad-slot = «4502451947»] {display: none! important;}} @media (max-width: 800px) {# place_14> ins: not ([data-ad-slot = «4502451947»]) {display: none! important;}} @media (max-width: 800px) {# place_14 {width: 250px;}} @media (max-width: 500 пикселей) {# place_14 {width: 120px;}} ]]>

1 ПРОБЛЕМЫ ПОЧВЫ ПОРИСТОСТЬ, ПРОНИЦАЕМОСТЬ, УДЕРЖИВАНИЕ

2 1a) Приведенная информация: Площадь поперечного сечения = (п) (r 2) Объем воды = 50 мл Проницаемость = 10 сек = 0.167 мин Просачивание — объем воды, протекающей через почву с заданной скоростью Площадь поперечного сечения = п (3 см) 2 = 28,3 см 2 Просачивание = 50 мл / 28,3 см 2 / 0,167 мин = 10,58 мл / см 2 / мин

3 1b) Влагоудерживающая способность — это процент воды, удерживаемой почвой Разница после высыхания 25,8 г — 22,3 г = 3,5 г Влагоудерживающая способность (3,5 г / 25,8 г) (100) = 13,6%

4 2) Скорость просачивания Водоемкость Тип почвы Почва A10.58 мл / см 2 / мин 13,6% песчаный грунт B 4,3 мл / см 2 / мин 35,5% глинистый грунт C 7,5 мл / см 2 / мин 23,3% ил 3) 2,2 см + 1,8 см + 1,0 см = 5,0 см 2,2 см / 5,0 см = (0,44) (100) = 44% песка 1,8 см / 5,0 см = (0,36) (100) = 36% ила 1,0 см / 5,0 см = (0,20) (100) = 20% глинисто-суглинистой почвы Тип

Как рассчитать гидравлическую проводимость

Обновлено 14 декабря 2020 г.

Крис Гаррик

Гидравлическая проводимость — это легкость, с которой вода перемещается через пористые пространства и трещины в почве или скале.Он подвержен гидравлическому градиенту и зависит от уровня насыщения и проницаемости материала. Гидравлическую проводимость обычно определяют одним из двух подходов. Эмпирический подход устанавливает взаимосвязь между гидравлической проводимостью и свойствами почвы. Второй подход рассчитывает гидравлическую проводимость экспериментально.

Эмпирический подход

Рассчитайте гидравлическую проводимость эмпирически, выбрав метод, основанный на гранулометрическом составе материала.2

Где K = гидравлическая проводимость; g = ускорение свободного падения; v = кинематическая вязкость; C = коэффициент сортировки; ƒ _n = функция пористости; и d _e = эффективный диаметр зерна. Кинематическая вязкость (v) определяется динамической вязкостью (µ) и плотностью жидкости (воды) (ρ) как:

v = \ frac {\ mu} {\ rho}

Значения C, ƒ и d зависят от метода, используемого при гранулометрическом анализе. Пористость (n) определяется эмпирическим соотношением n = 0.255 x (1 + 0,83 ^U ), где коэффициент однородности зерна (U) равен U = d ₆₀ / d ₁₀ . В образце d ₆₀ представляет диаметр зерна (мм), при котором 60 процентов образца более мелкие, а d ₁₀ представляет диаметр зерна (мм), для которого 10 процентов образца более мелкие.

Это общее уравнение является основой для различных эмпирических формул.

Используйте уравнение Козени-Кармана для большинства текстур почвы.2

Экспериментальные методы — Лаборатория

Используйте уравнение, основанное на законе Дарси, для экспериментального определения гидравлической проводимости. В лаборатории поместите образец почвы в небольшой цилиндрический контейнер, чтобы создать одномерное поперечное сечение почвы, через которое течет жидкость (обычно вода). Этот метод представляет собой испытание с постоянным напором или испытанием с падающим напором в зависимости от состояния потока жидкости. Для крупнозернистых почв, таких как чистый песок и гравий, обычно используются испытания с постоянным напором.Для образцов с более мелким зерном используются тесты с падающей головкой. Основой для этих расчетов является закон Дарси:

U = -K \ frac {dh} {dz}

Где U = средняя скорость жидкости через геометрическую площадь поперечного сечения в почве; h = гидравлический напор; z = вертикальное расстояние в почве; K = гидравлическая проводимость. Размерность K — длина в единицу времени (I / T).

Используйте пермеаметр для проведения теста постоянного напора, наиболее часто используемого теста для определения насыщенной гидравлической проводимости крупнозернистых грунтов в лаборатории.Цилиндрический образец грунта с площадью поперечного сечения A и длиной L подвергается постоянному напорному (h3 — h2) потоку. Объем (V) испытательной жидкости, которая протекает через систему в течение времени (t), определяет насыщенную гидравлическую проводимость почвы K:

K = \ frac {VL} {At (H_2-H_1)}

Для Наилучшие результаты, протестируйте несколько раз, используя разные перепады высоты головы.

Используйте тест «падающая голова» для определения K мелкозернистых грунтов в лаборатории. Подсоедините цилиндрическую колонну для отбора проб грунта с площадью поперечного сечения (A) и длиной (L) к стояку с площадью поперечного сечения (a), по которой перколяционная жидкость течет в систему.Измерьте изменение напора в стояке (от h2 до h3) через интервалы времени (t), чтобы определить насыщенную гидравлическую проводимость по закону Дарси:

K = \ frac {aL} {At} \ ln {\ frac {H_1} {H_2}}

• Выберите метод в соответствии с вашими целями.

  No related posts.